[发明专利]一种离子通道稳定性高的掺杂改性正极材料

说明书

本发明涉及锂电池正极材料领域，针对现有锂电池中正极材料循环性能差的问题，公开了一种离子通道稳定性高的掺杂改性正极材料，所述掺杂改性正极材料为：负载镍钴锰酸锂中混掺磷酸锰铁锂材料，负载镍钴锰酸锂与磷酸锰铁锂材料质量比为1：0.25‑0.4。所述负载镍钴锰酸锂的制备过程为：（1）制成三维排列框架；（2）制成第一载体结构；（3）选择性溶解；（4）接枝活性基团；（5）负载。本发明能够制备出具有良好导热性、导电性、高稳定性孔道及整体性性能好的正极材料，使得制备出来的锂电池正极材料具有较强的循环性能与较长的使用寿命，可以有效实现锂离子电池的材料优选和工艺优化。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料领域，尤其是涉及一种离子通道稳定性高的掺杂改性正极材料。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。目前锂离子电池中提高循环性能的方法较多，选用稳定的材料，包括正极负极和电解液材料，然后以一种最合理的配比方式组合起来，形成一种高性能的锂离子电池。多数情况下，提高电芯的循环性能从正极材料着手，比如对锂离子三元材料(NCM)正极材料进行掺杂和包覆改进以减缓正极材料在循环过程中晶体结构的恶化。在电池使用的过程中，由于电池中Li离子电池的不断嵌入和脱嵌，这就要求正极材料与负极材料具有较强的物理稳定性与化学稳定性。物理稳定性：要求正极材料与负极材料在导电过程与充放电过程中具有结构稳定，既要具有保证Li离子的顺利迁移的离子通道，又要具备Li离子脱嵌防止空穴塌陷的能力，尤其是当电池持续充放电后产热高温的情况下。化学稳定性：当随着电池内温度与湿度的变化，电极材料的各组分依然保持有较好的形状，而不会影响到Li离子嵌入、脱嵌和运输。因此，制备出具有物理稳定性与化学稳定性高的锂电池正极材料具有重要的意义。

专利号CN2013106975871，专利名称：LiV₃O₈和LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂共混改性锂电池正极材料的制备方法，本发明涉及锂电池正极材料的制造，具体是一种LiV₃O₈和LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂共混改性锂电池正极材料的制备方法。本发明的方法包括以下步骤：a.正极材料LiV₃O₈的制备；b.三元正极LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂的制备；c.将正极材料LiV₃O₈和LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂按照3：7的质量比在三维锥混机内混合；在马弗炉内烧结，在480-500℃预烧2h；650-675℃烧结4h；在800-825℃烧结6h，并在此温度保温8h；后随炉自然冷却，破碎，最后制得共混材料(LiV₃O₈和LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂)。本发明通过三元材料与LiV₃O₈的共混改性，能够获得高压实密度的正极材料，经检测，可以有效提高容量性能。

上述专利不足之处在于，仅采用简单的物理混合，且混合后需要进行高温烧结，一方面会易破坏三元材料基体结构，另一方面混合组分间无化学键产生不利于锂离子通道的构建。

发明内容