[发明专利]一种包覆型锰酸锂正极材料、制备方法及锂离子电池

说明书

本发明提供了一种包覆型锰酸锂正极材料、其制备方法及锂离子电池，该包覆型锰酸锂正极材料包括LiMn₂O₄和化学式为AB₂O₄的包覆层，AB₂O₄为反尖晶石材料，A为正二价金属元素，B为正三价金属元素。本发明还提供了该正极材料的制备方法，包括以下步骤：将过渡金属Mn的化合物、含锂化合物混合、烧结、冷却后得到LiMn₂O₄，然后与含A元素、B元素的添加剂进行混合、焙烧、冷却后得到包覆型尖晶石锰酸锂正极材料。本发明所提供的包覆型锰酸锂正极材料，具有稳定的反尖晶石包覆层，可以提高材料的结构稳定性，抑制锰在电解液中的溶液和材料在充放电过程中的姜—泰勒效应，能显著改善锂离子电池的循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种包覆型锰酸锂正极材料、其制备方法及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由正极材料、负极材料、隔膜、电解液等构成，它的性能与正极材料、负极材料的性能有非常大的关系，而正极材料与电解液的界面副反应是导致锂离子电池衰减的重要因素。所以使正极材料具有结构稳定的表界面是改善锂离子电池循环性能的主要方式之一。

目前比较常见的正极材料表界面改性方法包括：(1)颗粒表面形貌的控制，通过调控材料的表面形貌，减少与电解液反应的面积，从而提高材料的循环性能。如公开号为CN102800840B的中国专利公开了一种类球形锰酸锂及其制备方法，减小了材料的比表面积，从而减少了锰的溶解，提高了电池的循环性能。但是这种方法只是对于材料形貌进行了调控，没有能够有效隔绝锰酸锂和电解液的直接接触。(2)表面包覆氧化物、磷酸盐、氟化物等无机材料，通过惰性材料的包覆，隔绝正极材料与电解液的直接接触，减少了锰的溶解，提高了电池的循环性。如公开号CN104134793A的中国专利公开了一种锂离子电池正极材锰酸锂的制备方法，使用掺杂改性锰酸锂包覆普通锰酸锂，可以提高材料的循环性能。但是掺杂改性的锰酸锂在生产过程中容易引入晶体缺陷，导致产品一致性较差，而且这种改性方法对锰酸锂表面发生的副反应减弱的程度影响有效。如公开号CN102054985A的中国专利公开了一种锰酸锂及其制备方法，通过包覆Li、Cr、Co、Ni、Mg、Ga、Sr、Ba、Na、K、Al、Be、B、Ti、Zr、Cu、Zn、Ga、Sn、V或F、Cl、Br、I、S等元素，改善了材料与电解液的相容性，从而改善了高温及常温循环性能和高温存储性能。这种方法在结晶度高的前驱体表面包覆了低结晶度的化合物，因为两种材料的晶体结构不同，包覆材料和内核材料之间会形成新的晶界。极片辊压过程中，会由于锰酸锂材料内部应力较大而发生破裂，导致电池循环性能变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包覆型锰酸锂正极材料、其制备方法及锂离子电池，解决锰酸锂材料循环性能差的问题。

一种包覆型锰酸锂正极材料，包括LiMn₂O₄和化学式为AB₂O₄的包覆层，AB₂O₄为反尖晶石材料，A为正二价金属元素，B为正三价金属元素。

所述的表面包覆层AB₂O₄与LiMn₂O₄的摩尔比为(0.001～0.15):1。优选的，表面包覆层AB₂O₄与LiMn₂O₄的摩尔比为(0.001～0.10):1。更优选的，表面包覆层AB₂O₄与LiMn₂O₄的摩尔比为(0.001～0.005):1。