[发明专利]一种锂离子电池用正极材料的包覆方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用正极材料的包覆方法，包括以下步骤：(1)将待包覆的锂离子电池用正极材料粉末与纳米二硼化锆粉末混合均匀，得到混合粉末；纳米二硼化锆粉末的质量为待包覆的锂离子电池用正极材料粉末质量的0.02％‑1％；(2)将混合粉末烧结后冷却至室温，得到烧结后的混合粉末；烧结的工艺条件为：烧结温度为400℃‑1000℃、烧结时间为2h‑20h、烧结在空气气氛或氧气气氛中进行；(3)将烧结后的混合粉末粉碎过筛，得到包覆后的锂离子电池用正极材料。本发明通过二硼化锆(ZrB₂)表面修饰提高锂离子电池用正极材料的导电性，同时起到界面保护的作用，有效抑制界面处发生氧化还原副反应。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池用正极材料的包覆方法。

背景技术

随着笔记本电脑、移动电话等便携式3C电子产品的迅速发展，特别是智能手机时代的到来，手机不断向智能化、大屏幕、多功能方向发展，人们对锂离子电池能量密度不断提出更高的要求。钴酸锂(LiCoO₂)是一种商业化的正极材料，其具有工作电压高、压实密度大、循环寿命较长的优势，用其制作锂电子电池具有体积小、电量大、待机时间长、轻便易于携带的优势，适合用于笔记本电脑、移动电话等电子产品的设计。

能量密度W＝UIT＝UQ，提高锂离子电池的能量密度，可以通过提升钴酸锂(LiCoO₂)的放电平均电压(U)或放电容量(Q)来实现。钴酸锂(LiCoO₂)正极材料具有六方相层状结构，其在3.00V～4.25V(vs.Li/Li⁺)电压范围内进行充放电工作较为稳定，如果提升工作电压上限至4.25V以上，其放电平均电压(U)或放电容量(Q)均得到较大幅度的提升，是目前已知提高钴酸锂(LiCoO₂)正极材料能量密度的最为有效的方法之一。但是，提升工作电压上限至4.25V(vs.Li/Li⁺)以上，钴酸锂(LiCoO₂)正极材料由于Li⁺的脱出比例较大，导致结构塌陷且在钴酸锂(LiCoO₂)正极材料表面会发生氧化还原副反应，引起锂离子电池高温(60℃-85℃)储存及高温循环(45℃循环500-600周)达不到设计要求。

保护钴酸锂(LiCoO₂)正极材料表面稳定性，抑制副反应的发生是改善锂离子电池高温(60℃-85℃)储存及高温循环(45℃循环500-600周)的有效方法之一。但是，目前行业内常用的方法为在钴酸锂(LiCoO₂)正极材料表面包覆氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化钛(TiO₂)、其它过渡金属或稀土金属氧化物中的一种或几种。以上方法，虽能有效地提高钴酸锂(LiCoO₂)正极材料表面稳定性，抑制副反应的发生，但是由于其导电性不好，一定程度上影响到钴酸锂(LiCoO₂)正极材料的电化学反应活性。

二硼化锆(ZrB₂)为六方体晶型，灰色结晶或粉末，相对密度5.8，熔点为3040℃。耐高温，常温和高温下强度均很高，耐热震性好，电阻小，高温下抗氧化。带金属光泽。有金属性。电阻略低于金属锆。加热后在较大的温度范围内稳定。熔点虽高，但在较低温度下能烧结。二硼化锆的以上优点能够保护钴酸锂(LiCoO₂)正极材料的表面稳定性，抑制副反应的发生，又具有类似金属的较好的导电性，保持了钴酸锂(LiCoO₂)正极材料的电化学反应活性。

发明内容