[发明专利]微米级包覆的多晶正极材料以及其锂离子电池应用

说明书

本发明涉及锂离子电池相关的技术领域，更具体地，本发明第一方面提供一种微米级包覆的多晶正极材料的锂离子电池电极，制备原料包括微米级石墨烯包覆的多晶正极材料、导电剂、粘结剂以及集流体；其中，微米级石墨烯包覆的多晶正极材料的制备原料包括正极材料以及石墨烯。

技术领域

本发明涉及锂离子电池相关的技术领域，更具体地，本发明提供一种微米级包覆的多晶正极材料以及其锂离子电池应用。

背景技术

随着近几年锂离子电池及其相关材料制备技术的发展，锂离子电池无疑已取代了镍氢、铅酸等电池成为科技含量高且应用最为广泛的新一代电源，具有绿色环保、能量密度高、循环性能好、安全性能好等优势，被称为“最有前途的化学电源”，中国已成为全球锂离子电池发展最迅速及最活跃的地区之一。锂离子电池正极材料是决定电池性能的关键因素之一，因此当前形势下，开发出具有良好热安全性能和循环稳定性能的锂离子电池正极材料已迫在眉睫。

石墨烯作为一种具有良好导电性的材料，非常适合作为包覆材料对锂离子正极材料进行表面改性。因此需要一种含有石墨烯均匀包覆正极材料的电池电极材料，提高锂离子电池的使用性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种微米级包覆的多晶正极材料的锂离子电池电极，制备原料包括微米级石墨烯包覆的多晶正极材料、导电剂、粘结剂以及集流体；其中，所述微米级石墨烯包覆的多晶正极材料的制备原料包括正极材料以及石墨烯。

作为本发明的一种优选技术方案，所述石墨烯的平均粒径为1～30μm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述正极材料包括LiCoO₂和\或LiNi_xCo_yMn_zO₂和\或LiNi_xCo_yAl_zO₂，x+y+z＝1，0.2≤x≤0.95，0.05≤y≤0.4，0.05≤z≤0.5；正极材料为层状结构，属于R-3m空间群，呈现多晶形貌。

作为本发明的一种优选技术方案，所述石墨烯中碳元素和氧元素的重量比为(1～1000)：1。

作为本发明的一种优选技术方案，所述石墨烯的层数为5～30。

作为本发明的一种优选技术方案，石墨烯片径与正极材料的D₅₀粒径之比在(0.01～2)：1。

作为本发明的一种优选技术方案，X射线衍射图谱中，所述微米级石墨烯包覆的多晶正极材料的图谱相比于正极材料的图谱移动距离小于3°。

作为本发明的一种优选技术方案，粒度分布图中，所述微米级石墨烯包覆的多晶正极材料的粒度分布与正极材料的粒度分布基本相同。

作为本发明的一种优选技术方案，激光拉曼图谱中，所述微米级石墨烯包覆的多晶正极材料包覆区域的D峰、G峰以及G’峰分别与石墨烯的D峰、G峰以及G’峰完全对应。

作为本发明的一种优选技术方案，所述微米级石墨烯包覆的多晶正极材料的TEM图满足附图1；SEM图满足附图2；优选地，微米级石墨烯与其在正极材料的接触点处的切线的夹角小于5°；微米级石墨与正极材料表面的最长距离小于3nm。

与现有技术相比，本发明提供一种微米级包覆的多晶正极材料的锂离子电池电极，其多晶正极材料表面包覆有特定形貌的微米级石墨烯，这种形貌包覆覆盖的石墨烯不会改变多晶正极材料原有的晶相结构与尺寸，采用本专利制备的石墨烯包覆层不易脱落，有利于电荷传播，可提高材料导电性，对于降低所制备得到的电池交流阻抗有一定改善效果；对于45℃循环容量保持率改善效果十分显著，对于高倍率充放电容量保持率有一定改善效果，可优化电池的综合性能。

附图说明

图1：微米石墨烯包覆的多晶正极材料的TEM图；