[发明专利]一种正极材料及其制备方法、正极片以及锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、正极片以及锂离子电池，包括核仁以及包覆核仁的包覆壳，所述核仁为掺杂钒的钴酸锂，所述包覆壳为掺杂钒的磷酸铁锂。本发明的包括以下步骤：步骤(A)、将第一锂源、钴源、第一钒源按一定质量比溶解于去离子水中，加入螯合剂，调节酸碱度，蒸发形成凝胶，将凝胶烘干，烧结形成掺杂钒的钴酸锂；步骤(B)、将掺杂钒的钴酸锂、第二锂源、铁源、磷源、第二钒源按一定质量比加入试剂中混合，加入微波反应器中搅拌并超声处理，加热得到混合物。步骤(C)、将混合物洗涤，真空干燥，真空煅烧得到以掺杂钒的钴酸锂为核仁、掺杂钒的磷酸铁锂为包覆壳的核壳结构的正极材料。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、正极片以及锂离子电池。

背景技术

随着人们对电的需求越来越大，对锂离子电池的要求也越来越高。如何实现在降低锂电池体积的同时，还能保持相同或更高的容量？即提升能量密度对锂电材料开发人员提出了新的挑战！而开发高电压锂离子正极材料是提升锂电池能量密度中较有前景的方向，但是目前高电压正极材料面临着很多限制因素，例如电解液不匹配，材料本身结构的不稳定；并且随着电压的升高，会加剧电解液与正极材料的不可逆副反应，导致电解液含量降低以及正极材料结构的变化，最终影响电池性能的发挥。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种正极材料，结构稳定，与电解液的副反应少，具有较高的费米能级，电性能良好。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种正极材料，包括核仁以及包覆核仁的包覆壳，所述核仁为掺杂钒的钴酸锂，所述包覆壳为掺杂钒的磷酸铁锂。

本发明的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种正极材料的制备方法，使用溶胶-凝胶法合成掺杂钒的钴酸锂作为核仁，使用微波-辅助溶剂热合成核壳结构的钴酸锂，制备出的正极材料结构稳定，与电解液的副反应少，具有较高的费米能级，电性能良好。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤(A)、将第一锂源、钴源、第一钒源溶解于去离子水中，加入螯合剂，调节酸碱度，蒸发形成凝胶，将凝胶烘干，烧结形成掺杂钒的钴酸锂；

步骤(B)、将步骤(A)制得的掺杂钒的钴酸锂、第二锂源、铁源、磷源、第二钒源加入试剂中混合，加入微波反应器中搅拌并超声处理，加热得到混合物。

步骤(C)、将步骤(B)制得的混合物洗涤，真空干燥，真空煅烧得到以掺杂钒的钴酸锂为核仁、掺杂钒的磷酸铁锂为包覆壳的核壳结构的正极材料。

作为本发明一种正极材料的制备方法的一种改进，所述步骤(A)中制造出掺杂钒的钴酸锂中钒和钴的物质的量的比值为x：(1-2.5x)，0x0.1。

作为本发明一种正极材料的制备方法的一种改进，所述步骤(A)中第一锂源、钴源、第一钒源的质量份数比为1-3:0.01-2.5:1-3。

作为本发明一种正极材料的制备方法的一种改进，所述步骤(B)中掺杂钒的钴酸锂、第二锂源、铁源、磷源、第二钒源的质量份数比为1-3：0.01-5：0.01-2.5：0.01-2.5：0.01-2.5。

作为本发明一种正极材料的制备方法的一种改进，所述步骤(A)中去离子水的温度为70～90℃，烘干的温度100～120℃，烧结的温度为600～1000℃。

作为本发明一种正极材料的制备方法的一种改进，所述步骤(B)中超声处理的时间为5～20分钟，加热的温度为220～300℃，加热时间为10-15分钟。