[发明专利]复合正极材料、其制备方法以及具有该复合正极材料的正极与电池

说明书

本发明涉及一种复合正极材料、其制备方法以及具有该复合正极材料的正极与电池，所述复合正极材料包括正极活性物质以及包覆所述正极活性物质的包覆层，所述包覆层的材料为硅材料或碳材料，其中，所述硅材料为二氧化硅，所述碳材料为无定形碳。本发明的复合正极材料包括硅材料或碳材料的包覆层，能够改善电极‑电解质界面的化学稳定性，从而进一步改善电池的自放电问题和循环性能。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种电池用复合正极材料。

背景技术

铅酸电池，其出现已超百年，拥有着成熟的电池技术，占据着汽车启动电瓶、电动自行车、UPS等储能领域的绝对市场份额。铅酸电池虽然循环使用寿命较低，能量密度也相对较低，但却拥有价格非常低廉，性价比非常高的优点。因此，近些年来，镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池等，均无法在储能领域完全取代铅酸电池。

目前，出现了一种电池，该电池的工作原理为，正极基于第一金属离子的脱出-嵌入反应，负极基于第二金属离子的沉积-溶解反应，电解液含参与正极脱出-嵌入反应的第一金属离子和参与负极沉积-溶解反应的第二金属离子。该类型电池的理论能量密度为160Wh/Kg，预计实际能量密度可达50～80Wh/Kg。该类型电池非常有希望成为替代铅酸电池的下一代储能电池，具有极大的商业价值。

但是，目前该类电池在充电时，电池自放电问题较为严重，导致电池电化学性能恶化，从而限制了该类电池的实际应用。较差的电池寿命主要归因于在电极-电解质界面处发生的副反应。因此，提高正极材料相对于其工作电解质的化学稳定性，与设计新材料一样重要。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的是提供一种电池用复合正极材料，能够改善电极-电解质界面的化学稳定性，从而进一步改善电池的自放电问题和循环性能。

用于解决问题的方案

本发明提供一种复合正极材料，所述复合正极材料包括正极活性物质以及包覆所述正极活性物质的包覆层，所述包覆层的材料为硅材料或碳材料，其中，所述硅材料为二氧化硅，所述碳材料为无定形碳。

本发明的复合正极材料中，所述硅材料与正极活性物质的质量比为0.1:99.9～10:90。

本发明的复合正极材料中，所述碳材料与正极活性物质的质量比为3:97～20:80。

本发明的复合正极材料中，所述正极活性物质选自LiMn₂O₄、LiFePO₄或LiCoO₂中一种或两种以上。

本发明还提供一种复合正极材料的制备方法，当采用硅材料包覆时，将正极活性物质与硅材料的前驱体在溶剂中混合，之后在50～90℃下进行干燥，干燥之后在600℃～700℃下进行加热，自然冷却，得到所述复合正极材料。

本发明还提供一种复合正极材料的制备方法，当采用碳材料包覆时，将正极活性物质与碳材料的前驱体在溶剂中混合，之后在150～200℃下进行水热反应并干燥，干燥之后在200℃～700℃下进行加热，自然冷却，得到所述复合正极材料。

本发明的制备方法中，所述水热反应的反应时间为6～10小时。

本发明的制备方法中，所述加热的升温速度为4～8℃/分钟，所述加热的时间为2～6小时。

本发明还提供一种电池用正极，包含本发明所述的复合正极材料。

本发明还提供一种电池，所述电池包括负极、电解液以及本发明所述的电池用正极。