[发明专利]一种提高锂离子电池正极材料循环稳定性的包覆方法

说明书

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体公开了一种提高锂离子电池正极材料循环稳定性的包覆方法，将正极材料与金属有机化合物进行球磨混合，然后进行煅烧处理即得金属氧化物包覆的正极材料，所述正极材料含有镍元素，且在充电态下具有Ni⁴⁺出现。本发明选用金属有机化合物为包覆物对正极材料进行包覆，将球磨后的金属有机化合物和正极材料的混合物在进行煅烧处理，金属有机化合物在高温作用下快速分解为高活性氧化物和有机基团，有机基团分离后燃烧释热将高活性氧化物“焊接”在正极材料表面，形成致密的金属氧化物包覆层，有效阻断正极材料本体与电解液的反应，大大提高了锂离子电池正极材料的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，尤其是一种提高锂离子电池正极材料循环稳定性的包覆方法。

背景技术

一些锂离子电池正极材料中含有镍元素，如镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等，这些正极材料在充放电过程中电解液会与电极界面发生一系列副反应，导致正极材料中的离子溶解，而造成正极材料容量降低，循环稳定性差，为了提高锂离子电池正极材料的性能，研究者采取各种方式对其进行改性研究，表面包覆、离子掺杂、形貌调控等，表面包覆是避免材料/电解液界面反应的最有效的方法之一，采用氧化物包覆是表面包覆最常用的手段，氧化物包覆能有效抑制镍离子和锰离子等的溶解，明显改善其循环性能，所采用的的氧化物主要包括纳米二氧化硅、氧化镁、氧化锌、氧化锰、氧化锆、氧化铝以及混合金属氧化物等，但是氧化物对材料本体的包覆是以纳米级的包覆物粉体与材料本体进行机械混合，依靠包覆物对材料本体的吸附实现的松散的物理包覆，常规的锂电材料及电解液的工作电压一般为3.7V，其采用常规的物理包覆即可保证其循环稳定性，而一些含有镍元素的正极材料，如镍锰酸锂具有高工作电压(～4.7V vs.Li/Li⁺)、理论比容量147mAh/g，因此具有高能量密度；具有三维锂离子传输通道，倍率性能好；储量丰富、价格低廉；环境友好，被认为是最具有潜力的动力锂离子电池材料之一，Ni²⁺在高电压(≥4.5V)充电过程中可以变化到Ni⁴⁺，Ni⁴⁺异常活跃，极易通过松散的物理包覆层与电解液发生造成电解液的氧化分解，因此镍锰酸锂等在充电过程中有高价镍出现的正极材料在电池中不可避免的发生正极材料和电解液的副反应，导致锰、镍等的溶解、电解液的氧化，因此亟需寻找一种锂离子电池正极材料的包覆方法，能够在正极材料表面形成致密的包覆层，使正极材料具有较高的循环稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高锂离子电池正极材料循环稳定性的包覆方法，其能够在正极材料表面形成致密的包覆层，使正极材料具有较高的循环稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高锂离子电池正极材料循环稳定性的包覆方法，将正极材料与金属有机化合物进行球磨混合，然后进行煅烧处理即得金属氧化物包覆的包覆正极材料，所述正极材料含有镍元素，且在充电态下具有Ni⁴⁺出现。

进一步的，所述的正极材料为镍锰酸锂正极材料或在充电态下具有Ni⁴⁺出现的层状含镍正极材料。

进一步的，所述的正极材料为LiNi_0.5Mn_1.5O₄、Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂中的其中一种。

进一步的，所述金属有机化合物包括铁系、钴系、锰系金属有机化合物中的一种或几种。

进一步的，所述金属有机化合物选用亚铁氰化铁、氰化亚钴、亚铁氰化钴中的一种或几种。