[发明专利]一种表面改性的锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种表面改性的锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为新一代的绿色环保电源，其具有能量密度大、电压高、自放电小、无记忆效应等优点，广泛应用于手机、相机、笔记本电脑、电动工具、电动自行车及电动汽车等产品。随着电子产品的快速发展对锂离子电池的能量和功率要求越来越高，而锂离子电池的正极材料是锂离子电池的重要组成部分，是锂离子电池性能的主要影响因素。相对于已经产业化的正极材料钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和磷酸铁锂，镍钴铝酸锂具有价格低、克容量高、体积比容量高的优点，具有广泛的应用前景。

虽然镍钴铝酸锂具有诸多优点，但是由于存在吸湿性高、循环性能不够稳定等缺点使其在应用方面受到一定限制，因此材料的改性已成为亟待解决的问题。目前研究较多的是在镍钴铝酸锂表面包覆金属氧化物以提高材料的循环性能和安全性能，但是金属氧化物不具有电化学活性，对材料进行包覆改性后会致使材料的放电比容量或能量密度降低。另一种改性方式即对材料进行金属元素掺杂以提高材料的倍率性能，但是对材料的循环性能并无改善。

发明内容

本发明提供一种表面改性的锂离子电池正极材料及其制备方法，克服现有技术的不足，采用导电性良好的材料对活性物质进行包覆改性以提高材料的循环性能和倍率性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，一种表面改性的锂离子电池正极材料，化学通式为：LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂/M，其中0.1<a<0.3，0.01<b<0.2，M为包覆层，所述的包覆层为掺杂改性的钛酸钡粉体。

作为优选，所述掺杂改性的掺杂元素为La、Nb和Y中的任一种。

作为优选，所述的掺杂元素与钛酸钡的物质的量的比为0～0.05:1。

作为进一步的优选，所述的掺杂元素与钛酸钡的物质的量的比为0.005～0.02:1。

作为优选，所述的包覆层与LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂的质量比为0.001～0.1:1。

作为进一步的优选，所述的包覆层与LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂的质量比为0.005～0.05:1。

第二方面，一种如第一方面所述的表面改性的锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴将掺杂改性的钛酸钡粉体加入溶剂中进行高速搅拌30分钟，然后进行超声10分钟，依次高速搅拌、超声循环3～5次，混合形成均匀混合溶液；

将活性物质LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂在高速搅拌的条件下加入到步骤中的混合溶液中，使包覆材料即混合溶液均匀包覆在活性物质LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂表面；

将步骤所得混合物干燥4～8h，将干燥后的固体材料在一定温度下煅烧一段时间后，冷却、粉碎并过筛得到正极材料。

作为优选，所述的溶剂为无水乙醇或去离子水。

作为优选，所述煅烧的温度为500～800℃，时间为3～10h，煅烧气氛为空气或氧气气氛。

与现有的技术相比，本发明的最大优点和有益效果如下：

在活性物质表面包覆掺杂改性的钛酸钡粉体，使得包覆层在隔绝电解液与正极材料的同时使锂离子自由通过，从而在完成充放电的同时避免电解液的分解，提高了锂离子电池的循环性能及稳定性。

掺杂改性的钛酸钡粉体具有良好的导电性，可以通过提高材料的电子电导率大大地提高了正极材料的倍率性能。

本发明合成工艺简单易行，设备要求低，原材料资源充足且廉价，无污染，有良好的工业应用前景。

附图说明

图1是实施例1的表面改性的锂离子电池正极材料的首次充放电曲线图。

图2是实施例1的表面改性的锂离子电池正极材料的循环充放电曲线图。

图3是实施例1的表面改性的锂离子电池正极材料在不同倍率下的放电曲线图。

具体实施方式