[发明专利]热释电复合正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了热释电复合正极材料及其制备方法和应用，所述方法包括：(1)将热释电材料、正极材料和第一有机溶剂混合，以便得到固液混合物；(2)将所述固液混合物进行固液分离，得到固体，干燥，以便得到热释电复合正极材料前驱物；(3)对所述热释电复合正极材料前驱物进行热处理，以便得到热释电复合正极材料。热释电复合正极材料中掺入的热释电材料可以将热能转换为电能，在材料两端产生微电势差并形成微电场，微电场可以提高Li⁺和电子迁移速率，而且还能降低极片和电池温度，防止热量累积，从而提升了电池的倍率性能、循环稳定性和安全性。

技术领域

本发明属锂离子电池技术领域，具体涉及一种热释电复合正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有高比能量、无记忆效应、长寿命以及环境友好等特点，在3C消费品和动力汽车领域具有广阔的应用前景。然而，锂离子电池目前在动力领域的发展仍处于初期阶段，它的电化学性能、安全性、成本等方面还存在较大的提升空间。迄今为止，商业化的正极材料包括镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、层状和尖晶石锰酸锂、镍钴铝酸锂、富锂锰基等，然而这些正极材料都存在明显的短板。镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂存在合成困难、循环稳定性差等缺点，层状和尖晶石锰酸锂存在结构稳定性差、Jan-Telle等问题，磷酸铁锂存在低温倍率性能差、能量密度低等问题，富锂锰基存在首效低、倍率性能差、循环电压衰减等问题。现有正极材料还存在各种技术短板，需要对其改性，以提高材料的电化学性能，满足现代锂电池高能量密度、高倍率、高安全性、长循环寿命的要求。

针对正极材料的改性主要分为两大类：一类是表面修饰，包括无机、有机材料表面包覆、原位形成异质结构等，例如磷酸盐、金属氧化物、氟化物尖晶石异质结构等；另一类是元素掺杂，包括表面掺杂、体相掺杂、梯度掺杂等方式，常见的元素掺杂如Mg、Al、Ti、Cr、Nb、La等。这些改性方法可以有效提升材料的倍率性能和循环稳定性。但是这些方法都存在较大的技术难度，例如难以得到均匀稳定的包覆层、掺杂元素难以进入晶格且容易生成杂相，常规改性方法也难以克服正极活性材料在电化学循环过程中持续的结构相变问题，正极基体材料与包覆层界面的离子迁移速率慢、循环安全性差等问题依然突出。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种热释电复合正极材料及其制备方法和应用。热释电复合正极材料中掺入的热释电材料可以将热能转换为电能，在材料两端产生微电势差并形成微电场，微电场可以提高Li⁺和电子迁移速率，而且还能降低极片和电池温度，防止热量累积，从而提升了电池的倍率性能、循环稳定性和安全性。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备热释电复合正极材料的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将热释电材料、正极材料和第一有机溶剂混合，以便得到固液混合物；

(2)将所述固液混合物进行固液分离，得到固体，干燥，以便得到热释电复合正极材料前驱物；

(3)对所述热释电复合正极材料前驱物进行热处理，以便得到热释电复合正极材料。