[发明专利]一种动力电池用正极材料

说明书

本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池用正极材料，包括核结构和壳结构，核结构的组成为Li[Nix1Coy1Mnz1]O2，壳结构的组成为Li[Nix2Coy2Mnz2]O2；从内至外，壳结构的组成中的Ni的摩尔含量逐渐减小，Mn的摩尔含量逐渐增加，Co的摩尔含量逐渐增加或者不变；壳结构上形成有若干个贯通的微孔。该材料包括高容量的核结构和高温定性的壳结构，并且壳结构具有浓度梯度和微孔，可以解决核壳结构的结合处容易发生分离的问题(该分离主要是因为不同镍含量的材料在循环过程中的体积形变不一致而导致)，保证该材料在超长循环中的持续稳定性，微孔不仅可以在一定程度上容纳材料的体积形变，而且可以提高壳材料的锂离子传输性能和电子电导率，保证该材料的高容量特性。

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池用正极材料。

背景技术

锂离子电池凭借其具有优异的能量密度、倍率性能及长使用寿命，广泛应用到移动电话、数码相机与便携式个人电脑等设备上，并且其应用目标正从小型移动设备向大型电动车车用电池系列(纯电动车、混合电动车及插入式混合电动车等的车用电池)与能量储存系统等方面转变。

在锂离子电池领域，商业生产应用中LiCoO2正极材料仍是应用最广泛的，但是受到钴资源价格昂贵、有毒、容量较低以及高压(>4.3V)下结构不稳定等缺点的限制，所以一直在努力寻求一种正极材料来代替LiCoO2正极材料。富镍材料Li[Ni1-xMx]O2具有价格低廉、毒性小、较高的可逆容量等优点,尤其是较高的能量密度使其成为了极具前途的锂离子正极材料。但是当氧原子在正极材料释放出来的同时会有热量的失控反应，导致富镍材料Li[Ni1-xMx]O2结构不稳定。所以，循环性能以及热稳定性能是一个亟需解决的问题。

尽管核壳结构(核：高镍材料，壳：低镍材料)能够改善材料的循环稳定性及热稳定性，但是人们仔细研究长时间循环后的核壳结构材料，发现核与壳的结合处发生分离，因此不能保证核壳结构在超长期循环中的持续稳定性。对于核壳结构材料而言，存在于核的高镍材料在充放电循环中产生9-10％的体积形变，而低镍壳材料的体积形变仅仅为2-3％，不同程度的体积收缩膨胀致使长时间充放电循环时核壳材料的核/壳分离，另外，由于壳材料的锂离子传输性能及电子电导率较差，核材料的高容量特性也受到一定程度的制约。

有鉴于此，本发明旨在提供一种动力电池用正极材料，该材料包括高容量的核结构和高温定性的壳结构，并且壳结构具有浓度梯度和微孔，可以解决核壳结构的结合处容易发生分离的问题(该分离主要是因为不同镍含量的材料在循环过程中的体积形变不一致而导致)，保证该材料在超长循环中的持续稳定性，微孔不仅可以在一定程度上容纳材料的体积形变，而且可以提高壳材料的锂离子传输性能和电子电导率，保证该材料的高容量特性。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种动力电池用正极材料，该材料包括高容量的核结构和高温定性的壳结构，并且壳结构具有浓度梯度和微孔，可以解决核壳结构的结合处容易发生分离的问题(该分离主要是因为不同镍含量的材料在循环过程中的体积形变不一致而导致)，保证该材料在超长循环中的持续稳定性，微孔不仅可以在一定程度上容纳材料的体积形变，而且可以提高壳材料的锂离子传输性能和电子电导率，保证该材料的高容量特性。