[发明专利]一种原位生长多金属氧酸盐改性锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种原位生长多金属氧酸盐改性锂离子电池正极材料的制备方法，其由锂离子电池正极材料原位生长多酸后热处理而成，具体包括以下步骤，(1)将多酸A溶解于有机溶剂C；(2)将锂离子电池正极材料B加入(1)中溶液，分散形成悬浊液；(3)恒温静置分离，得多酸改性中间材料；(4)将(3)所得中间材料在惰性气氛进行热处理，冷却，得最终改性材料。本发明通过控制多酸浓度、静置温度与时间使其在正极材料表面可控的成核结晶析出，进而控制热处理温度等条件以实现对锂离子电池正极材料表层包覆、表层掺杂、梯度或本体掺杂，有效提高了锂离子电池正极材料的结构稳定性，因此增强了电池的循环稳定性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，特别涉及一种原位生长多金属氧酸盐改性锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有电压平台高、能量密度高、使用寿命长、自放电小、无记忆效应及绿色环保等优势，在各领域尤其是目前火热的新能源汽车领域备受青睐。与电子设备中的锂离子电池有所不同，车用动力电池有着更为严苛的要求，而续航里程是消费者是否选择电动汽车的一个重要考量因素，为了使电动汽车达到接近燃油车的水平以满足消费者需求，就要求电极有高的比容量、能量密度与循环寿命。因此，开发具有更高能量密度和循环寿命的锂离子电池至关重要。

正极材料是锂离子电池中的关键部分，决定了电池的工作电压和循环稳定性等性能，是制约锂离子电池性能的主要因素，也占了锂离子电池的近一半成本。目前市场上主流研究正极材料包括钴酸锂、尖晶石锰酸锂、磷酸铁锂以及多元层状体系等，因其各自的特点在不同的领域大放异彩。但是，这些锂离子电池正极材料几乎都存在着循环稳定性差的问题。

为了改善这些问题，对锂离子电池正极材料进行表面改性是目前最常见的一种解决办法，表面改性不仅可以形成保护层避免正极材料与电解液的直接接触，减少表面副反应，从而提高电化学稳定性，也可以通过控制条件改变材料表层结构，提高材料在循环过程中的结构稳定性。

多酸化合物分为同多酸化合物和杂多酸化合物，有6种经典构型，其中杂多酸具有稳定的优势。Keggin型结构是杂多酸中最为常见的结构，其分子式为Y_n[XM₁₂O₄₀]，其中X为杂原子(又称中心原子)，M为配原子(又称多原子)，Y为反荷离子。其中杂原子呈四面体结构，配原子呈八面体结构，三个八面体结构连成三金属簇{M₃O₁₀}，这些三金属簇与杂原子和氧共角相连，形成紧密堆积的笼型结构，这种复杂的结构使得其能够传输和储存电子。此外，通过改变配原子的种类和比例，可以使多酸获得不同物理化学性质。