[发明专利]一种锂电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学电池领域，具体涉及一种锂电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是新一代的绿色高能电池，具有工作电压高、重量轻、体积比能量高、无环境污染等优点，是现代通讯、IT和便携式电子产品的理想化学电源，也是未来电动汽车优选的动力电源，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。

在锂离子电池的组成中，正极材料是决定其安全性能、电化学性能以及未来发展方向的重要因素。在目前商品化的锂离子电池中，正极材料主要采用的还是钴酸锂，兼有部分镍酸锂和锰酸锂，以及少量三元材料，但这些正极材料存在一些问题：(1)易溶解于电解液中；(2)放电时有姜泰勒效应，使其结构改变，影响容量和循环性能；(3)电解液易分解在电极表面易形成钝化膜产生自放电现象。

针对上述问题，可以采用体相参杂，加入金属阳离子M起稳定晶胞作用，从而抑制姜泰勒效应；针对上述问题二和三，因其都与电解液关系紧密，解决方法多为采用特制电解液，使其不易分解，不与电极反应，降低锰离子溶解。但是通过这些方法所得改性产品容量仍与理论值相差很大，而且循环性能的改善程度亦非常有限；为此，人们逐渐采用在正极材料表面镀膜的方法克服上述问题：例如，专利CN103378330A公开了一种锂电池正极，包括集电体及涂布于该集电体上的正极活性材料层，该正极活性材料层上包覆有保护膜层，所述保护膜层的材料为金属氧化物，如ZrO₂、Mg(OH)₂、MgO、TiO₂、Al₂O₃、La₂O₃、ZnO等或上述材料的混合物。

专利CN103840127A公开了用于可再充电锂电池的正极活性物质层，包括正极活性物质和保护膜形成材料，所述保护膜为LiaMnxCoyNizO₂、LiMnxCoyNizO₂、LiMn_1.5Ni_0.5O₄等中的一种或几种。

专利CN105742706A公开了一种锂电池正极添加剂，所述添加剂是指含氨基腈与环状碱及环状酸组合物修饰的改性马来酰亚胺，所用添加剂在正极活性材料表面形成了保护膜，可在内短路时阻止正极活性材料裂解。

专利CN106374112A公开了一种锂电池及其正极涂层的共聚物，其于正极基材的至少一面具有包含丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物的正极涂层，为一种能提供区域性保护的材料，其可使锂电池在受到异物穿刺、外力撞击等损害时，在受损区域的范围内因结构加速熔融及受热膨胀而使电阻上升形成断路，而未受损区域则可持续提供充放电的能力。

但上述在正极材料表面镀膜的方法仍然存在一些问题：成膜不均匀、不连续、膜层与正极材料表面的结合力弱，膜层的耐受力不强，导致电池在使用过程中，膜层即使受到的外力不大，也很容易脱落，导致正极材料溶解、破裂，电池发生短路，造成严重的事故，因此，亟需一种能够克服上述问题的电池正极材料及其制备方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂电池正极材料及其制备方法，本发明方法能够在电池正极表面形成一层柔性的聚合物保护膜，这种膜层不仅能很好地防止正极材料溶于电解液，抑制电解液的分解及泰勒效应，提高其电化学性能；同时，由于柔性的聚合物保护膜具有更好的耐受力，能够有效保证电池在受到外力撞击等损害时，仍然正常工作，避免事故的发生。

本发明的目的之一是提供一种锂电池正极材料的制备方法。

本发明的目的之二是提供一种上述方法制备的锂电池正极材料。

本发明的目的之三是提供上述锂电池正极材料及其制备方法的应用。

为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开了一种锂电池正极材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将含双键和/或三键的有机化合物置于反应釜中搅拌均匀，配制成正极成膜溶液，

(2)将锂电池正极材料浸入步骤(1)所述的成膜溶液中反应一段时间，以在其表面聚合形成保护膜，即得本发明所述的锂电池正极材料。

步骤(1)中，所述双键和/或三键的质量分数为0.1-40％。

步骤(2)中，所述反应时间为0.5-36h，反应温度为20-120℃。

步骤(1)中，所述含双键的化合物为：烯烃、醛、酮、胺。

优选的，所述烯烃为链烯烃中的一种或两种以上的混合物。