[发明专利]一种表面修饰的正极材料及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种表面修饰的正极材料及其制备方法和应用。本申请的正极材料，由正极活性材料颗粒表面包覆纳米级普鲁士蓝类化合物而成，普鲁士蓝类化合物如式一所示，式一：A_nM_x[Fe(CN)₆]_y，A为碱金属、M为过渡金属，n、x和y的取值范围为0‑2，且n和x不同时为0。本申请的正极材料，与现有的氧化物包覆相比，表面包覆普鲁士蓝类化合物，更不容易被HF侵蚀，能很好阻隔电解液，抑制过渡金属溶解，改善电极材料的界面性能，提高正极材料循环稳定性；并且，纳米级普鲁士蓝类化合物本身具有电化学活性，能提高正极材料容量。本申请的正极材料，制备方法简单、易调控，为制备高质量的锂离子电池奠定了基础。

技术领域

本申请涉及锂离子电池正极材料领域，特别是涉及一种表面修饰的正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池是性能卓越的新一代绿色储能装置，近些年来得到了迅猛发展，然而随着科技的进步，人们生活水平的改善，对这种储能装置提出了更高的要求。在锂离子电池的组成中，正极材料占据着最为重要的地位，正极材料性能的优劣将直接决定最终的锂离子电池产品的性能指标。

目前应用在锂离子电池的正极材料中，最具应用前景的主要是镍钴锰三元材料(化学式Li_1+xM_1-xO₂，其中M为Ni、Co、Mn)、磷酸铁锂(化学式LiFePO₄)、高电压型钴酸锂(化学式LiCoO₂)，以及改性锰酸锂(化学式LiMn₂O₄)。但是这些材料都存在相应的问题，限制其发展；例如，三元材料结构热稳定性差，钴酸锂和锰酸锂高温性能不好；磷酸铁锂容量低、一致性较难控制等。针对不同正极材料的自身性质及其存在的缺点，人们进行了大量的探索来改善其性能。研究表明，正极材料的表面化学性质很大程度上决定着正极材料的性能发挥，适当的对正极材料表面进行修饰能有效改善其结构的稳定性和电解液的相容性，从而提高材料的循环稳定性、高温性能、和倍率等性能。

因此，目前很多文献报道都采用了氧化物对正极材料进行表面包覆，如氧化锌、氧化铝、氧化镁、氧化钛等。虽然这些方法在一定程度上都能改善正极材料的循环性能，但是这些氧化物大都无活性、导电性差，以至于牺牲了正极材料的部分容量和倍率性能；并且，长期循环氧化物层也易被电解液中的HF侵蚀。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的表面修饰的正极材料及其制备方法和应用。

本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种表面修饰的正极材料，本申请的正极材料由正极活性材料颗粒表面包覆至少一层纳米级的普鲁士蓝类化合物而形成，其中，普鲁士蓝类化合物为式一所示化学式，

式一：A_nM_x[Fe(CN)₆]_y

其中，A为碱金属、M为过渡金属，n、x和y的取值范围为0-2，并且n和x不同时为0。

需要说明的是，本申请的关键在于在正极活性材料的颗粒表面包覆至少一层纳米级的普鲁士蓝类化合物，与现有的氧化物包覆相比，普鲁士蓝类化合物包覆更不容易被HF侵蚀，能很好的阻隔材料表面和电解液接触，有效抑制过渡金属的溶解，改善电极材料的界面性能，从而提高正极材料的循环稳定性。并且，纳米普鲁士蓝类化合物A_nM_x[Fe(CN)₆]_y本身具有电化学活性，能提高正极材料的容量。