[发明专利]具有核壳结构的锂离子电池正极材料及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种具有核壳结构的锂离子电池正极材料及锂离子电池，所述锂离子电池正极材料包括：正极材料颗粒，包覆于所述正极材料颗粒之外的外表面修饰层和存在于所述正极材料颗粒与所述外表面修饰层之间的过渡层，所述正极材料颗粒、过渡层和外表面修饰层共同构成核壳结构的锂离子电池正极材料。本发明的正极材料通过在包覆处理的同时在正极材料颗粒与包覆材料之间形成过渡层，构成多重保护机制，从而达到提高材料内部的离子输运能力、缓解表面相变带来的性能衰减、降低电解液对正极材料表面腐蚀等效果。本发明的锂离子电池正极材料具有耐高压、耐腐蚀的优点，能够提高正极材料的循环稳定性及安全性能。

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，尤其涉及一种具有核壳结构的锂离子电池正极材料及锂离子电池。

背景技术

发展高效、清洁的能源技术是未来人类社会重要的前进方向。锂离子电池因为具有较高的能量密度、较好的倍率性能、低自放电率、无记忆效应等优点已经成为人们生活中最为常见的储能器件。随着相关应用领域的不断发展，人们对锂离子电池能量密度的要求也越来越高。

正极材料是决定锂离子电池能量密度最主要的因素之一，也是锂离子电池制造过程中成本最高的部分。开发高容量、耐高压、低成本、长寿命的正极材料是高能量密度锂离子电池发展的关键。目前，正极材料在高电压或高容量条件下，会出体相结构破坏、表面相变、固液界面副反应、过渡金属溶出等现象，严重影响了电池的电化学稳定性及安全性能。同时，为降低工业应用成本，在正极材料的改性过程中，希望不引入过多的复杂工艺与高温烧结过程，这些要求也增加了正极材料研发的难度。

发明内容

本发明的目的是基于以上问题及现状，提供一种具有核壳结构的锂离子电池正极材料及锂离子电池，该正极材料能够改善正极材料的性能及稳定性。

为此，第一方面，本发明实施例提供了一种具有核壳结构的锂离子电池正极材料，所述锂离子电池正极材料包括：正极材料颗粒，包覆于所述正极材料颗粒之外的外表面修饰层和存在于所述正极材料颗粒与所述外表面修饰层之间的过渡层，所述正极材料颗粒、过渡层和外表面修饰层按照质量比100：(0-5]:(0-5]共同构成核壳结构的锂离子电池正极材料；

其中，所述正极材料颗粒包括纯相的正极材料颗粒和/或含有掺杂元素的正极材料颗粒；

所述外表面修饰层为连续致密的层状修饰层或均匀或非均匀分布的岛状修饰层，厚度在0-500nm范围内；

所述过渡层存在于所述正极材料颗粒的外表面与外表面修饰层之间；所述过渡层由正极材料颗粒与外表面修饰层反应得到，厚度在0-500nm范围内。

优选的，所述正极材料颗粒包括六方层状氧化物钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、层状和/或岩盐结构复合的富锂正极材料中的一种或多种。

优选的，所述正极材料颗粒包括一次颗粒及二次颗粒，所述一次颗粒的颗粒尺寸范围在1nm-10um之间；所述二次颗粒的颗粒尺寸范围在10nm-100um之间；所述二次颗粒由多个一次颗粒构成。

优选的，所述锂离子电池正极材料颗粒包括一次颗粒及二次颗粒，所述一次颗粒的颗粒尺寸范围在1nm-10um之间；所述二次颗粒的颗粒尺寸范围在10nm-100um之间；所述二次颗粒由一个或多个一次颗粒构成。