[发明专利]锂离子电池用混合型正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，特别是涉及一种锂离子电池用混合型正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因为能量密度高，自问世以来迅速在移动数码产品领域得到了广泛的应用。锂离子电池主要由正极极片、负极极片、隔膜材料、电解液和外包装物组成。负极采用碳类材料，目前其容量已接近极限，因此锂离子电池容量和性能主要受正极材料的影响。另一方面，正极材料的成本约占锂离子电池总成本的30％左右，开发高性能正极材料是提高锂离子电池技术的关键所在。

自锂离子电池诞生以来，钴酸锂LiCoO₂一直都是最为广泛应用的锂离子电池正极材料(以下简称“正极材料”)，其在市场中的份额一度达到90％以上。钴酸锂材料初始比容量约为145-150mAh/g，其在循环性能、安全性能和碾压密度方面综合性能优异，广泛地应用在各种类型的锂离子电池中。但随着下游产品的不断变化，钴酸锂材料在比容量方面越来越不能满足锂离子电池对能量密度的需要，开发一种能量密度高、循环性能和安全性能也较好的新型锂离子电池正极材料是很有必要且十分紧迫的任务。镍基正极材料(也称为高镍系正极材料)是以镍酸锂为基础发展起来的改性正极材料，与目前广泛应用的钴酸锂相比有更高的比容量，0.1C首次放电容量在180mAh·g-1以上，高出近40％，是目前已商品化的锂离子电池正极材料中能量密度最高的一种材料，同时成本也低于LiCoO₂材料。但是，高镍系正极材料表面的LiNiO₂结构已分解，使该材料的碱性较高，造成匀浆困难，材料的加工性能差。另外由于高镍系正极材料在循环过程中有一定的气胀现象，因此主要应用于钢壳或铝壳小型锂离子电池，如18650型电池。

为了进一步降低成本，各锂离子电池生产厂商采用对称型三元层状氧化镍钴锰锂材料如LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂或非对称型三元层状氧化镍钴锰锂材料如LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂与LiCoO₂材料进行物理混合的方法制备混合型正极材料，在保证一定的碾压密度的条件下提高了电池的安全性和循环性能。至目前为止，尚没有将高镍系正极材料LiNi_1-xCo_xO₂与LiCoO₂进行混合制备混合型正极材料的先例，主要是由于高镍系正极材料的碱性较高，与LiCoO₂混合后使混合材料整体的碱性升高，导致正极材料的加工性能下降，循环过程中电池有较为严重的鼓胀。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种加工性能较好、具有较高安全性能和循环稳定性能的混合型锂离子电池正极材料的制备方法。

为此，本发明的技术方案如下：

一种锂离子电池用混合型正极材料，其由以下重量百分比的组分制备而成：

Li((Ni_1-x-y-zCo_xM_yM’_z)_1-w(Ni_0.5Mn_0.5)_w)O₂       9.9％～90％

LiCoO₂             9.9％～90％

改性添加剂          0.1～5％

其中，M、M’为Mn、Al、Mg、Ti、Sr或Zr元素中的一种，0≤x≤0.3，0≤y≤0.1，0≤z≤0.1，0.05≤w≤0.2。

所述改性添加剂为Al、Mg、Ti、Sr和Zr的氧化物、碳酸化合物或氢氧化物中的一种或一种以上的混合物。

一种上述锂离子电池用混合型正极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)Li((Ni_1-x-y-zCo_xM_yM’_z)_1-w(Ni_0.5Mn_0.5)_w)O₂的制备：