[发明专利]锂离子电池正极材料及其制备方法、电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法、电池。

背景技术

随着科学技术的进步，电子产品（移动电话、数码产品、笔记本电脑等）、电动汽车、医疗设备和航天航空等领域对储能设备的要求日益提高，常规的正极材料例如，LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄等已经越来越不能满足人们对锂离子电池的高容量、高能量密度、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、对环境无污染的需求。层状富锂正极材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M=Mn，Ni，Co，Ni_0.5Mn_0.5，Cr，Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3，Fe...)是一种α-NaFeO₂型固溶体材料，由层状的Li₂MnO₃和LiMO₂(M=Mn，Ni，Co，Ni_0.5Mn_0.5，Cr，Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3，Fe...)形成的，其具有高比容量（200～300mAh/g）以及高电压的突出优点，很有可能成为下一代高能锂离子电池的正极材料，已成为国内外研究的热点。但是，富锂正极材料仍然存在首次充放电过程中具有较大的不可逆容量损失即首次库伦效率低下，且倍率性能差、循环性能差等问题，限制了其商业化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法、电池，该锂离子电池正极材料具有其内核富锂正极材料的高比容量和高电压的优点，同时也具有其外壳LiNi_yMn_2-yO₄（0<y≤0.5）的高电压、容量保持率高、循环稳定性好、倍率性能好、寿命长的优点。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种锂离子电池正极材料，其结构为在富锂正极材料外包覆有LiNi_yMn_2-yO₄，其中，0<y≤0.5。其中，富锂正极材料为层状结构，LiNi_yMn_2-yO₄为尖晶石结构。

优选的是，所述锂离子电池正极材料的结构为在所述富锂正极材料外包覆有LiNi_yMn_2-yO₄，其中，y=0.4或0.5。

优选的是，所述富锂正极材料为xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，且0.1≤x≤0.9，其中，

M为Ni_0.5Mn_0.5，Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3，Ni_0.5Co_0.3Mn_0.2，Ni_0.4Co_0.4Mn_0.2，Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1，Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2，Ni_0.7Co_0.15Mn_0.15中的任意一种。

优选的是，所述LiNi_yMn_2-yO₄占所述锂离子电池正极材料质量的2%～20%。

本发明还提供一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照富锂正极材料的分子式中的除锂外的各金属元素之间的系数配比配制各所述金属元素的第一金属盐的混合水溶液，再加入含有氢氧根或者碳酸根的第一沉淀剂，得到第一沉淀物；