[发明专利]一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池复合正极材料，在钴酸锂材料基体表面包覆一层掺镁磷酸铝层。本发明的制备方法：将易溶性铝盐和易溶性镁盐溶解于溶剂中，得到溶液A；将易溶性磷酸盐溶解于溶剂中，得到溶液B；在搅拌条件下，将溶液B注入到溶液A中，控制反应过程中体系的pH值为4‑6，将所得的产物过滤、洗涤、烘干，得到无定型掺镁磷酸铝颗粒；将无定型掺镁磷酸铝颗粒与钴酸锂材料混合均匀，烧结，即得到复合正极材料。本发明对钴酸锂材料基体进行包覆掺镁磷酸铝层修饰，镁元素的掺入提高了包覆层的结晶性，提高了复合正极材料的耐电解液侵蚀能力，可以在更长时间下保持电解液与活性物质的隔离，进而提高了锂离子电池的循环性能及安全性能。

技术领域

本发明属于电池正极材料领域，尤其涉及一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法。

背景技术

在锂离子正极材料中，钴酸锂正极材料由于具有较高的工作电压、能量密度、快速充放电且易合成等优势被广泛应用。但是钴酸锂正极材料在深度充电后，高价钴离子容易和电解液发生反应，导致循环性能恶化、安全性能变差。

为了解决上述问题，目前采取的主要方法是对基体进行掺杂和表面包覆。通过调整非活性元素的掺杂稳定结构，在钴酸锂正极材料表面包覆一层材料，防止正极材料与电解液的直接接触，从而有效地抑制高价钴离子与电解液反应，提高正极活性材料的稳定性，安全性和循环性能。

目前研究表明在钴酸锂或其它正极活性物质颗粒表面包覆一层对电解液呈惰性的磷酸铝，可以提高材料的循环性能及热稳定性；但同时存在以下现象：(1)首次比容量损失较大；(2)由于包覆层结晶度低，耐侵蚀能力差，长时间循环后，包覆层容易被破坏。

现有技术中采用磷酸铝包覆正极活性物质的方法主要有：一、将已制备的磷酸铝颗粒分散于溶剂中制备成悬浊液，然后将正极活性物质颗粒加入上述分散悬浊液中，混合均匀，再烘干、烧结；二、将正极活性物质加入铝盐溶液或含其它元素的盐溶液，然后加入可溶性磷酸盐溶液，使其表面原位生成磷酸铝包覆层，最后进行热处理。但是，上述第一种方法因为磷酸铝不溶于水或有机溶剂，在溶剂中分散时会形成团聚，磷酸铝不能均匀分布在正极材料表面；第二种方法，磷酸铝的均匀性、磷酸铝与正极活性材料的表面接触的紧密性得到改善，但易溶性铝盐水解呈现酸性，导致复合材料在制备过程中，基体材料表面受酸性溶液侵蚀，表面被破坏，导致最终生成的复合物首次比容量损失较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法，可以减小因包覆磷酸铝引起的容量损失，保证了包覆层均匀性，提高非活性包覆物质的利用率；同时提高包覆层的结晶性，从而提高包覆层耐电解液侵蚀的能力。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种锂离子电池复合正极材料，以钴酸锂材料为基体，在所述基体的表面包覆一层掺镁磷酸铝层。

上述的复合正极材料，优选的，所述掺镁磷酸铝层的质量占基体的质量分数为0.05％-0.8％。

上述的复合正极材料，优选的，所述掺镁磷酸铝层为高结晶度的掺镁磷酸铝层。

上述的复合正极材料，优选的，所述钴酸锂材料的分子式为Li_xCo_1-yM_yO₂；其中，0.95≤x≤1.2，0≤y≤0.1，M为Mn、Cr、V、Ti、Al及Mg中的一种或几种。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将易溶性铝盐和易溶性镁盐溶解于溶剂中，得到溶液A；

(2)将易溶性磷酸盐溶解于溶剂中，得到溶液B；