[发明专利]四元离子复合改性的锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种四元离子复合改性的锂离子电池正极材料，包括：正极活性物质；以及导电材料，包覆于所述正极活性物质表面；所述导电材料为Mn‑Ni‑Fe‑Cu四元复合氧化物纳米粉体，其中，所述Mn‑Ni‑Fe‑Cu四元复合氧化物的分子式为Mn_zNiFe_xCu_yO₄。本发明还涉及一种上述四元离子复合改性的锂离子电池正极材料的制备方法。本发明提供的四元离子复合改性的锂离子电池正极材料，由于Mn‑Ni‑Fe‑Cu四元复合氧化物纳米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正极材料的倍率性能及循环性能。

技术领域

本发明涉及一种四元离子复合改性的锂离子电池正极材料及其制备方法，特别涉及一种Mn-Ni-Fe-Cu四元复合氧化物纳米粉体改性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。

目前应用最多的锂离子正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料。这些正极材料具备各自的优点，但同时也具备各自的缺点，已无法满足电子产品对锂离子电池的各项要求。目前，常用的改性方法包括体相掺杂和表相包覆。体相掺杂可以有效稳定正极材料的内部结构，抑制阳离子的混排；而表相包覆可以有效抑制正极材料表面遭受电解液中氢氟酸的腐蚀。但是掺杂相和包覆层不具备良好的导电性和电化学活性，因此对正极材料进行体相掺杂和表相包覆会影响正极材料的比容量和倍率性。

发明内容

本发明提供一种四元离子复合改性的锂离子电池正极材料及其制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明提供一种四元离子复合改性的锂离子电池正极材料，包括：正极活性物质；以及导电材料，包覆于所述正极活性物质表面；所述导电材料为Mn-Ni-Fe-Cu四元复合氧化物纳米粉体，其中，所述Mn-Ni-Fe-Cu四元复合氧化物的分子式为Mn_zNiFe_xCu_yO₄。

进一步的，z大于等于0.3且小于等于1，x大于等于0.2且小于等于1，y大于等于0.17且小于等于1。

进一步的，z大于等于0.4且小于等于0.9，x大于等于0.5且小于等于0.7，y大于等于0.3且小于等于0.9。

进一步的，所述导电材料与所述正极活性物质的质量比为0.001～0.1:1。

进一步的，所述导电材料与所述正极活性物质的质量比为0.01～0.05:1。

进一步的，所述正极活性物质为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂、镍钴酸锂或镍锰酸锂中的至少一种。

一种四元离子复合改性的锂离子电池正极材料的制备方法，包括：

将Mn-Ni-Fe-Cu四元复合氧化物纳米粉体加入易挥发溶剂中进行高速搅拌和超声分散，形成一混合溶液；

将正极活性物质在高速搅拌的条件下加入所述混合溶液中，使混合溶液均匀包覆在正极活性物质表面，获得一混合物；以及

将所述混合物经过干燥，煅烧，冷却、粉碎并过筛得到所述四元离子复合改性的锂离子电池正极材料。

进一步的，所述Mn-Ni-Fe-Cu四元复合氧化物纳米粉体的制备方法包括：将氧化锰、氧化镍、氧化铜和氧化铁按化学计量比配料进行湿法混合，获得一混合物；将所述混合物干燥、烧结、研磨后得到Mn-Ni-Fe-Cu四元复合氧化物纳米粉。