[发明专利]一种电池氧化物正极材料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种电池氧化物正极材料及其制备方法和应用。所述氧化物正极材料包括氧化物本体材料A‑M‑O和表面的M‑N氧化物层。本发明目的是为了解决现有锂离子电池正正极材料存在的循环性能差、放电电压下降、首周库伦效率低、倍率性能较差、与电解液副反应多等问题。与未形成表面M‑N氧化物层的正极材料相比，本发明的具有表面具有M‑N氧化物层的正极材料具有更高的容量、更高的效率以及更好的容量保持率和电压保持率。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种电池氧化物正极材料、其制备方法及应用。

背景技术

随着便携式设备以及电动汽车的发展，人们对高能量密度储能器件的需求日益增加。锂离子电池因具有体积小，质量轻，能量密度高、循环寿命长等特点已成为电动车辆、便携设备、航空航天等领域可充式电源的主要选择对象。钠离子电池因具有资源优势，可能在规模储能领域成为锂离子电池的替代者。正极材料是锂(钠)离子电池的关键材料之一，锂(钠)离子电池的能量密度在很大程度上取决于相应正极材料的能量密度。目前商业化的正极材料主要分为层状、尖晶石以及聚阴离子正极材料。然而，由于受结构的限制，尖晶石和聚阴离子正极材料的实际容量都在150mAh g^-1以下。层状结构氧化物正极材料，如高镍三元、锰基富锂等，因具有高于200mAh g^-1的可逆容量，成为最有希望的高能量密度正极材料，但它们的循环稳定性，尤其是放电电压稳定性还有待于进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有材料制备技术的缺点，提供一种具有高稳定性和循环性能的氧化物正极材料，及其制备方法和应用。

在阐述本发明内容之前，定义本文中所使用的术语如下：

术语“PVDF”是指：聚偏氟乙烯。

术语“NMP”是指：N-甲基吡咯烷酮。

术语“PP”是指：聚丙烯。

术语“PE”是指：聚乙烯。

术语“EC”是指：碳酸乙烯酯。

术语“DMC”是指：碳酸二甲酯。

术语“M-N氧化物层”是指：由M、N原子互扩散而得到的氧化物层。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种电池氧化物正极材料所述氧化物正极材料包括氧化物本体材料A-M-O和表面的M-N氧化物层；

所述氧化物本体材料A-M-O中的所述A元素选自La或Na；

所述M-N氧化物层中的M元素是氧化物本体材料A-M-O中的M元素；

所述本体材料A-M-O及M-N氧化物层中的M元素选自以下一种或多种：Li、Na、K、Ni、Co、Mn、Zr、Fe、Nb、Ta、Zn、Mg、Al、Cr、Ca、Ti、Mo、Sn、Sb、La、Bi；优选为Li、Na、Ni、Co、Mn、Al；

所述M-N氧化物层中所述N元素选自以下一种或多种：Ti、Sb、Cr、Mg、Mo、Zn、Nb、Zr、Ta、Sn、V、W、Rh、Ir、Hf、Ag、Bi、La、Ce、Nd、Y、Sc，优选为Zr、V、Mg、Ti、Nb、Ta；

优选地，所述M-N氧化物层是由于原子互扩散而形成的表面结构，优选地，所述M-N氧化物层的厚度为0.5～50nm。

根据本发明第一方面的氧化物正极材料，所述氧化物本体材料A-M-O选自以下一种或多种：层状结构材料、尖晶石结构材料、尖晶石与层状复合材料。

优选地，所述层状结构材料的化学式为A_aMO₂，其中0.6≤a≤1.5。