[发明专利]一种复合正极材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种复合正极材料及其制备方法。

【背景技术】

常用的锂离子电池正极材料包括磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、钴酸锂，其中，层状的过渡金属氧化物正极材料Li_1+xM_1-xO₂(M为Ni、Co、Mn、Al中的一种或多种，0≤x≤1/3)得到了行业和学者们的广泛关注和研究，例如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_xMn_1-xO₂、LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂及LiNi_0.85Co_0.15Al_0.05O₂，此类层状的过渡金属氧化物正极材料作为高电压材料使用，可发挥出较高的质量比容量(>170mAh/g)，是锂离子正极材料发展的重要组成部分。

然而，此类层状的过渡金属氧化物正极材料在高电压下，会存在锂离子以Li₂O的形式脱出且无法重新嵌入正极的情况，产生了较大的不可逆反应，造成锂离子电池首次充放电效率较低，且高电压下，对电解液的氧化性强，容易反应生成氢氟酸，破坏正极材料表面SEI膜，影响了正极材料的电化学性能和安全性能。

鉴于此，实有必要提供一种新型的复合正极材料及其制备方法以克服以上缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种能够抑制氢氟酸对正极材料的侵蚀、提高正极材料的首次充放电效率、提高循环性能的复合正极材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种复合正极材料，包括正极基体材料及包覆于所述正极基体材料表面的复合包覆层，所述复合包覆层包括AlF₃及AlPO₄，所述复合包覆层中的Al元素的质量占所述正极基体材料质量的0.1％～3％，所述复合包覆层中的AlF₃的质量占所述正极基体材料质量15％～85％。

在一个优选实施方式中，所述正极基体材料为LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂。

本发明还提供一种复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：取一定量的铝盐溶解于溶剂中，制得铝盐溶液，向铝盐溶液中加入一定量的正极基体材料，均匀分散，制得初级混合液；步骤二：取一定量的氟盐及磷酸盐溶解于溶剂中，制得氟盐、磷酸盐混合溶液；步骤三：在连续搅拌的情况下，将步骤二制得的氟盐、磷酸盐混合溶液滴加到步骤一制得的初级混合液中，反应一段时间后静置，经清洗、过滤及干燥后，在惰性气氛下烧结，即得到包覆有复合包覆层的复合正极材料；所述复合包覆层包括AlF₃及AlPO₄，所述复合包覆层中的Al元素的质量占所述正极基体材料质量的0.1％～3％，所述复合包覆层中的AlF₃的质量占所述正极基体材料质量15％～85％。

在一个优选实施方式中，所述步骤一中的正极基体材料为LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂。

在一个优选实施方式中，所述步骤一中的铝盐为硝酸铝、硫酸铝、醋酸铝、氯化铝中的一种或多种。

在一个优选实施方式中，所述步骤二中的氟盐为氟化铵、氟化钠、氟化钾中的一种或多种；所述步骤二中的磷酸盐为磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾中的一种或多种。

在一个优选实施方式中，所述步骤一及步骤二中的溶剂为水和有机溶剂中的一种或两种混合。

在一个优选实施方式中，所述步骤三中的反应时间为2～3h。

在一个优选实施方式中，所述步骤三中的惰性气氛为氩气、氮气、氦气中的一种或多种。

在一个优选实施方式中，所述步骤三中的烧结的温度为400～700℃，烧结的时间为2～7h。