[发明专利]正极材料及其制备方法、锂离子电池和涉电设备

说明书

本申请提供一种正极材料及其制备方法、锂离子电池和涉电设备，涉及锂离子电池技术领域。该正极材料包括高镍正极基体材料和包覆在所述高镍正极基体材料表面的包覆层；所述包覆层包括含磺酸基团的导电聚合物。该正极材料的制备方法包括：在高镍正极基体材料进行水洗的过程中，加入含磺酸基团的水性光固化溶液，然后进行UV光照射，得到在所述高镍正极基体材料表面包覆含磺酸基团的导电聚合物的正极材料。本申请的正极材料通过使用导电聚合物作为包覆层，有效隔绝空气和电解液的侵蚀，增加了材料电导率，使得制备的锂离子电池具有良好的电化学性能。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、锂离子电池和涉电设备。

背景技术

近年来，锂离子电池(LIB)已被广泛用于现代便携式电子设备，并且由于其比能量高，工作电压高，循环寿命长，无记忆效应以及环境友好等优点在混合动力汽车和纯电动汽车中具有广阔的市场。其中，电池中的正极材料往往是影响电池能量密度的瓶颈所在。对于高镍正极材料(Ni≥80％)来说，如LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂和LiNi_0.9Co_0.05Al_0.05O₂，具有较高的可逆比容量(＞200mAh/g)和较佳的循环稳定性，适合作为高比能量动力电池用正极材料。然而，高镍三元材料也具有一定的缺陷，由于充放电过程中电解液与材料表面碱性物质反应产生有害离子侵蚀材料，使材料的结构、形貌和成分发生变化，电化学性能逐渐下降。而当材料接触空气时，易吸收水分和CO₂，与表层碱性物质反应生成LiOH和Li₂CO₃，进一步增加了材料的pH值，使活性Li的含量不断减少，因此造成容量不可逆衰减。颗粒表面致密的Li₂CO₃层阻碍Li的扩散，影响电池性能；LiOH还会与粘结剂PVDF反应，对电极制备产生不利影响；Li₂CO₃在充电状态的高电位下容易分解产生CO₂气体，造成电池鼓包漏液问题。此外，组装电池后，LiOH也会与LiPF6反应，消耗电解液中的Li离子，产生HF气体，它可以使电池内部的金属零件腐蚀，进而使电池最终漏液。而且HF会破坏SEI膜。

目前，主要通过表面包覆的方法改善正极材料的表面性质，并减少正极材料与电解液和空气的直接接触，但是这种方法会降低正极材料的比容量，影响其容量优势，而且额外的包覆工序会使成本过高。尤其，在目前的电池正极材料中，主要是通过机械高速混合的方式进行材料的表面包覆以改善正极材料的表面性质，并减少正极材料与电解质和空气的直接接触，降低材料表面活性物质的损失。但是这种方法无法达到预期的效果，包覆层的绝缘性会阻碍正极材料内部电子的传输，同时影响锂离子的迁移速率，导致阻抗升高，电化学反应动力学下降，并且包覆层不是完全覆盖在正极材料的表面，多为岛状分布，使得仍有很多正极材料的表面是直接暴露在电解液中。

因此，需要找到一种具有稳定包覆层的正极材料，用以改善正极材料的表面性质，保证正极材料不受电解液侵蚀，同时增加存储的便利性，提高电化学的反应动力学，改善锂离子电池的循环、倍率性能等。

发明内容

本申请的目的在于提供一种正极材料及其制备方法、锂离子电池和涉电设备，通过找到一种合适的正极材料包覆方式，用以在正极材料的表面形成稳定、均匀性好的包覆层，从而阻止电解液中有害物质对正极材料的渗透以及储存过程中对水分和二氧化碳气体的吸收，达到保护的作用。

为实现以上目的，本申请的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种正极材料，包括高镍正极基体材料和包覆在所述高镍正极基体材料表面的包覆层；

所述包覆层包括含磺酸基团的导电聚合物。

结合第一方面，作为本申请的一些可选实施方式，所述的正极材料满足以下条件中的至少一个：