[发明专利]NCM‑磷酸铁锂复合正极材料、锂离子电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种NCM-磷酸铁锂复合正极材料、锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池系一种新型的绿色化学电源，与传统的镍镉电池、镍氢电池相比具有电压高、寿命长和能量密度大的优点。随着锂电池技术的不断更新和发展，其质轻、高容、长寿命的优点逐渐得到消费者的青睐。锂电池市场已经由手机扩展到相机、DVD、航膜、玩具等多种领域。近年来，锂离子电池由于具有电压高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面。

锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，三元锂离子电池正极材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂(NCM)凭借比容量高的优势，被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料，然而其成本稍高、循环性能一般、安全性稍差。磷酸铁锂是一种新型的锂离子电池正极材料，其安全性能与循环寿命是其它电池材料无法比拟的，满足了电动车频繁充放电的需要，而且以磷酸铁锂为正极材料的大容量锂离子电池更易串联使用，可以为电动车提供更高的动力；另外，磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代动力锂离子电池的理想正极材料；然而，其比容量较低，电压较低。寻找能够增大电池的使用电压范围、提高电池比容量、提高电池循环寿命、同时降低成本的正极材料成为锂电行业的一个研究重点。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种NCM-磷酸铁锂复合正极材料，该复合正极材料能够增大电池的使用电压范围、提高电池比容量、提高电池循环寿命、同时由于原材料储量更丰富因此能降低成本。

本发明的第二目的在于提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述NCM-磷酸铁锂复合正极材料，因此具有使用电压范围广、比容量高、循环寿命长和成本低的优点。

本发明的第三目的在于提供一种锂离子电池的制备方法，该方法工艺简单、科学合理，制备得到的锂离子电池具有使用电压范围广、比容量高、循环寿命长和成本低的优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种NCM-磷酸铁锂复合正极材料，主要由LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元材料和磷酸铁锂复合而成，磷酸铁锂的质量为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元材料的20％-80％；其中，0<x<1，0<y<1， 0<1-x-y<1。

作为进一步优选的技术方案，磷酸铁锂的质量为 LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元材料的25％-70％。

作为进一步优选的技术方案，磷酸铁锂的质量为 LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元材料的35％-65％。

作为进一步优选的技术方案，所述LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元材料为 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂或 LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂中的至少一种。

第二方面，本发明提供了一种锂离子电池，包括上述NCM-磷酸铁锂复合正极材料。

作为进一步优选的技术方案，还包括负极材料，所述负极材料包括天然石墨、人造石墨或硅基材料中的至少一种。