[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法和应用，该正极材料以CNT为核，CNT核上包裹LMP形成LMP/CNT核壳材料，LMP/CNT核壳材料表面还包覆有PEO膜；其中，CNT/LMP核壳材料中CNT的质量百分比为1‑10％，正极材料中PEO膜的质量百分比为0.5‑5％。本发明的LMP/CNT核壳材料包覆PEO膜后，促进了LMP和CNT两者的紧密接触，达到进一步提高材料导电性、缩短离子运输距离的目的，且还可以阻止LMP与电解液直接接触，防止锰离子溶解在电解液中，降低容量衰减率。应用于锂离子电池时，锂离子电池的倍率性能和循环性能都大大提高。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法和在锂离子电池中的应用。

背景技术

动力锂离子电池具有寿命长、能量密度大和电压平台高等优点，是新能源产业发展的一个重要方向。目前，锂离子常用的正极材料主要是锂过渡金属氧化物，包括LiCoO₂、LiNi₁/₃Co_l/₃Mn₁/3O₂、尖晶石结构的LiMn₂O₄以及聚阴离子类正极材料如橄榄石结构的LiFePO₄。

LiMnPO₄(LMP)也属于橄榄石型结构，正交晶系，它的特殊结构使其具有优异的热力学和动力学稳定性。作为正极材料时具有4.1V的高电位，处于现有电解液的稳定电化学窗口，理论比容量为171mAh/g。由于其比LiFePO₄电位高0.7V，据相似的放电比容量和压实密度测算，LMP电池的能量密度较LiFePO₄提高约20％。但是LMP材料也有其自身的缺陷，其中最大的问题是电子导电性和离子迁移率低。还有一个问题就是与锰酸锂一样存在锰溶解的问题，LMP与电解液接触，锰离子易溶解在电解液中，导致LMP结构坍塌，容量衰减快。

现有技术中提高LMP材料导电性的一个常用的方法是进行碳包覆，如中国发明专利(公开号：CN102412398A)通过采用过渡金属化合物作为催化剂和掺杂元素对热解的碳氢气体进行催化，制备原位碳纳米管复合的磷酸锰锂材料，得到电导率高的碳纳米管/LMP复合材料。该技术存在的问题是碳颗粒与LMP颗粒之间有间隙，颗粒之间比较松散，且LMP与碳容易脱离，导致碳的导电性发挥不佳。现有技术中为了抑制LMP材料中锰的溶解，可以对其包覆另一种材料，防止其LMP与电解液直接接触，如中国发明专利(公开号：CN103794789A)制备了一种锂离子电池磷酸亚铁锰锂核壳正极材料，其中核层为磷酸锰锂，壳层为磷酸铁锂，该复合材料电化学性能得到很大改善。但是进行磷酸铁锂包覆，材料的导电性没有得到很大改善。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提出了一种具有良好化学性能的锂离子电池正极材料。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种锂离子电池正极材料，所述正极材料以CNT为核，CNT核上包裹LMP形成LMP/CNT核壳材料，所述LMP/CNT核壳材料表面还包覆有PEO膜；

其中，CNT/LMP核壳材料中CNT的质量百分比为1-10％，正极材料中PEO膜的质量百分比为0.5-5％。