[发明专利]一种预锂化处理的锂离子正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种预锂化处理的锂离子正极材料及其制备方法和应用，该锂离子正极材料的化学式为Li₂O/[A_(3‑x)Me_x]_1/3‑LiAO₂；其中，A包括M，M为Ni、Co、Mn中的至少一种；所述Me为Ni、Mn、Al、Mg、Ti、Zr、Y、Mo、W、Na、Ce、Cr、Zn或Fe中的至少一种；其中0＜x＜0.1。本发明采用多种元素共掺杂，各种元素协同作用，抑制高电压下不可逆相变，提高基材结构稳定性；尖晶石相A_(3‑x)Me_xO₄结构中包含掺杂元素，共同作用改善了材料的界面活性，引入了更多的电化学活性位点。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及到一种预锂化处理的锂离子正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高，自放电低，无记忆效应等突出优点已经成为移动能源的主要解决方案，且已经广泛应用在手机、平板、电动汽车、无人机、储能等多个领域。随着锂离子电池轻薄化，耐用化的推广，其不仅要求锂离子电池具有更高的能量密度，还对其安全性能提出了新的要求。例如，随着手机、电动汽车等产品及更新换代加快，配置越来越高，其要求锂离子电池具有更高的能量密度及更高的安全性能。

锂离子电池包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂，镍钴锰酸锂、磷酸铁锂等。目前锂离子电池在首次充放电过程中容量损失较大，不利于提高锂离子电池能量密度。例如采用现有锂离子层状材料制备的锂离子电池在首次充放电后，首次放电容量远小于首次充电容量，容量保持率较低。这主要是因为在首次充放电环境下，正极材料脱出锂的速度大于负极材料嵌入锂的速度，锂离子难以在负极界面上快速嵌入，部分活性锂在负极表面发生副反应形成SEI(固体电解质相界面)膜，使得活性锂减少，同时伴随着其它副反应的发生，共同导致锂离子电池的不可逆容量损失，从而降低放电容量，进而降低能量密度。此外，获得能够同时在具有高能量密度和高安全性的锂离子电池仍是本领域的难点之一。现有的技术中，有些锂离子电池负极添加锂来提高首次放电容量，但是电池负极中加锂会降低电池兼容性，同时这种添锂的方法并不能提高安全性能。

因此，获得兼顾高能量密度和高安全性能的锂离子电池是非常令人期待的。

发明内容

本发明的目的是提供一种预锂化处理的锂离子正极材料及其制备方法和应用，经预锂化处理的锂离子正极材料具有出色的首次放电容量、耐高压性、以及循环寿命长或倍率能力高。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种预锂化处理的锂离子正极材料，其化学式为Li₂O/[A_(3-x)Me_x]_1/3-LiAO₂；所述A包括M，所述M为Ni、Co、Mn中的至少一种；所述Me为Ni、Mn、Al、Mg、Ti、Zr、Y、Mo、W、Na、Ce、Cr、Zn或Fe中的至少一种；其中0＜x＜0.1。

优选地，所述A还包括M’，所述M’为Mg、Ti、Zr、Y、Ce、Sr、La或Al中的至少一种。

更优选地，所述M’为Mg、Ti、Zr、Y、Ce、Sr、La或Al中的至少三种。

优选的，所述M’与M的质量比为1:(100～1000)。

优选的，所述LiAO₂为LiNi_(1-m-n)Co_nMn_mO₂中的至少一种；其中0≤m≤1，0≤n≤1。

一种预锂化处理的锂离子正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制A硫酸盐溶液，再加入沉淀剂和络合剂，搅拌，反应，得到前驱体浆料；