[发明专利]复合正极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及一种复合正极材料及其制备方法和锂离子电池，属于电池技术领域。一种复合正极材料，包括正极材料和包覆在正极材料表面的补锂层，补锂层包括有机锂盐和金属氟化物。上述复合正极材料中的金属氟化物能够起到物理阻挡的作用，稳定正极材料和电解液的界面，改善补锂后锂离子电池的循环性能。有机锂盐分解后残留碳在氟化物包覆层中，可提高材料电导率，改善电池的循环性能；分解产生CO₂使氟化物包覆层变得疏松多孔，便于电解液的充分浸润，改善补锂后电池的倍率性能和循环性能；分解产生的锂离子起到补锂的作用，能够使电池的首次库伦效率更高。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种复合材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池目前广泛应用于3C电子产品领域，并正在逐步统治电动汽车的动力电池市场。动力电池的能量密度、成本、以及安全性能已成为制约电动车是否能够完全取代传统燃油车的关键。在锂离子电池首次充电过程中，负极和电解液界面会形成一层固体电解质膜(SEI膜)，SEI膜虽可提高负极材料的界面稳定性，但造成了活性锂的损失。为提升能量密度，高克容量的硅、锡等负极材料受到研究者的广泛关注，但该类材料在SEI膜形成过程中会消耗更多活性锂，造成更大的不可逆容量损失，更低的首次充放电效率。

对锂离子电池进行补锂是解决首次库伦效率低的有效办法，但传统的正极补锂材料制得的锂电池首次库伦效率较低，循环性能较差。

发明内容

基于此，有必要提供一种复合正极材料，能够使锂离子电池的首次库伦效率更高，循环性能更好。

此外，还提供了一种复合正极材料的制备方法和锂离子电池。

一种复合正极材料，包括正极材料和包覆在所述正极材料表面的补锂层，所述补锂层包括有机锂盐和金属氟化物。

上述复合正极材料中的金属氟化物作为催化剂，可有效降低有机锂盐的分解电位，起到催化其分解的作用；同时，金属氟化物包覆层能够起到物理阻挡层的作用，避免正极材料界面与电解液直接接触，减少正极界面副反应的发生，稳定正极材料和电解液的界面，改善补锂后锂离子电池的循环性能。有机锂盐分解后残留碳在氟化物包覆层中，可提高材料电导率，改善电池的循环性能；分解产生CO₂使氟化物包覆层变得疏松多孔，便于电解液的充分浸润，改善补锂后电池的倍率性能和循环性能；分解产生的锂离子起到补锂的作用，能够使电池的首次库伦效率更高。

在其中一个实施例中，所述补锂层的质量为所述正极材料的质量的0.5wt％-2wt％。

在其中一个实施例中，所述金属氟化物的质量为所述有机锂盐的质量的10％wt-30wt％。

在其中一个实施例中，所述有机锂盐为Li₂C₂O₄、Li₂C₄O₄、Li₂C₃O₅、Li₂C₄O₆中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述金属氟化物为NiF₂、CoF₂、FeF₃、CuF₃、MnF₂、SrF₂、ZrF₂、TiF₄、AlF₃中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述复合正极材料的中值粒径为2μm-15μm。

一种复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

将金属氟化物和有机锂盐进行球磨，得到混合物；

将所述混合物与正极材料进行球磨，得到复合正极材料。