复合正极材料、其制备方法及锂离子电池技术

本申请涉及一种复合正极材料、其制备方法及锂离子电池。其中，复合正极材料包括正极材料基体和包覆在正极材料基体表面的金属簇合物，该金属簇合物为XMo6S8，X为Cu、Pb或Sn。上述复合正极材料，采用谢弗雷尔相的超导金属簇合物XMo6S8对正极材料基体进行包覆改性，显著提高了正极材料基体的电导率，改善了正极材料基体的大倍率充放电能力、降低了正极材料基体在大电流密度下循环容量的衰减、提高了其高倍率循环性能；同时，有效降低了电池内阻，提高了动力电池的功率密度，适应动力电池快速充放电的需求。

【技术实现步骤摘要】
复合正极材料、其制备方法及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池正极材料
，特别是涉及复合正极材料、其制备方法及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因其具有高的能量密度、优异的循环性能和稳定的工作电压等优点，目前已得到广泛应用，并且市场对锂离子电池的需求还在不断大，尤其是电动汽车市场。近年来，新能源汽车销量持续增长，带动了锂离子电池的高速发展，但高速发展的背后依然存在诸多问题，尤其是能量密度低、充电慢、大倍率放电容量衰减等问题，限制了锂离子电池的进一步发展，而锂离子正极材料是锂离子电池的重要组成部分，也是锂离子电池性能的关键点。因此，随着动力电池对高能量密度、高功率密度的要求，对于正极材料的导电性、循环容量保持、大倍率放电性能、快速充电等性能还有待进一步提高。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种导电性更好、循环容量保持较好且大倍率放电性能等较好的复合正极材料，具体方案如下。一种复合正极材料，包括正极材料基体和包覆在所述正极材料基体表面的金属簇合物，所述金属簇合物为XMo6S8，所述X为Cu、Pb或Sn。金属簇合物是金属原子彼此直接键合，形成金属—金属键的物种，一般金属原子处于低氧化态时最容易生成金属—金属键，且过渡金属生成金属簇合物的倾向性较大，许多金属簇合物是无机固体新材料，而谢弗雷尔相的金属簇合物XMo6S8是良好的超导体材料。上述复合正极材料，采用谢弗雷尔相的超导金属簇合物XMo6S8对正极材料基体进行包覆改性，显著提高了正极材料基体的电导率，改善了正极材料基体的大倍率充放电能力、降低了正极材料基体在大电流密度下循环容量的衰减、提高了其高倍率循环性能；同时，有效降低了电池内阻，提高了动力电池的功率密度，适应动力电池快速充放电的需求。在其中一个实施例中，所述金属簇合物的包覆量为0.5％～5％。在其中一个实施例中，所述金属簇合物的粒径为30nm～200nm。在其中一个实施例中，所述正极材料基体为LiMσOλ，所述M选自Co、Mn、Ni、Al、Fe、P、Mg、V、Ti及Zr中的至少一种，0.5≤σ≤4.0；1≤λ≤5。在其中一个实施例中，所述正极材料基体为LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，所述金属簇合物为CuMo6S8；或所述正极材料基体为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，所述金属簇合物为SnMo6S8；或所述正极材料基体为LiNi0.80Co0.15Al0.5O2，所述金属簇合物为PbMo6S8；或所述正极材料基体为LiFePO4，所述金属簇合物为PbMo6S8。本申请还提供一种复合正极材料的制备方法，具体方案如下：上述任一项所述的复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：提供所述正极材料基体和所述金属簇合物；将所述正极材料基体和所述金属簇合物混合，得到混合物料；将所述混合物料烧结，得到所述复合正极材料。在其中一个实施例中，所述混合为无重力混合。在其中一个实施例中，所述混合的时间为0.5～4小时。在其中一个实施例中，所述烧结的温度为400℃～800℃，所述烧结的时间为5～12小时。本申请还提供一种锂离子电池，具体方案如下：一种锂离子电池，所述锂离子电池的正极材料包括上述任一项所述的复合正极材料或上述任一项所述的复合正极材料的制备方法制得的复合正极材料。附图说明图1为实施例1制备的复合正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/CuMo6S8的SEM图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一实施方式的复合正极材料，包括正极材料基体和包覆在该正极材料基体表面的金属簇合物，其中，金属簇合物为XMo6S8，X为Cu、Pb或Sn。进一步的，金属簇合物的包覆量为0.5％～5％，即包覆在正极材料基体表面的金属簇合物的质量为该正极材料基体质量的0.5％～5％。进一步的，金属簇合物的粒径为30nm～200nm。进一步的，正极材料基体为LiMσOλ，其中M选自Co、Mn、Ni、Al、Fe、P、Mg、V、Ti及Zr中的至少一种，0.5≤σ≤4.0；1≤λ≤5。可以理解，复合正极材料可以表示为LiMσOλ/XMo6S8。进一步的，复合正极材料为LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/CuMo6S8、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/SnMo6S8、LiNi0.80Co0.15Al0.5O2/PbMo6S8或LiFePO4/PbMo6S8。上述复合正极材料，采用良好的超导体材料谢弗雷尔相的超导金属簇合物XMo6S8对正极材料基体进行包覆改性，显著提高了正极材料基体的电导率，改善了正极材料基体的大倍率充放电能力、降低了正极材料基体在大电流密度下循环容量的衰减、提高了其高倍率循环性能；同时，有效降低了电池内阻，提高了动力电池的功率密度，适应动力电池快速充放电的需求。一实施方式的复合正极材料的制备方法，包括以下步骤S110～S130：S110、提供正极材料基体和金属簇合物。其中，正极材料基体为LiMσOλ，M选自Co、Mn、Ni、Al、Fe、P、Mg、V、Ti及Zr中的至少一种，0.5≤σ≤4.0；1≤λ≤5。在本实施方式中，正极材料基体由以下方法制备：将含M的前驱体和锂源(如碳酸锂、磷酸二氢锂等)混合，在含氧气氛(如空气、氧气等)或惰性气氛(如氩气等)中烧结，得到正极材料基体。可以理解，上述正极材料基体可以采用以上方法制备，也可以采用其他方法制备，或者通过直接购买获得，只要能够得到正极材料基体即可。S120、将上述正极材料基体和金属簇合物混合，得到混合物料。在本实施方式中，混合为无重力混合，即将正极材料基体和金属簇合物在无重力混合机中混合，以使正极材料基体和金属簇合物均匀混合接触。进一步的，混合的时间为0.5～4小时。S130、将上述混合物料烧结，得到复合正极材料。进一步的，烧结的温度为400℃～800℃，烧结的时间为5～12小时。进一步的，在本实施方式中，将上述混合物料烧结后还进行过筛处理，以得到粒度分布均匀的复合正极材料。上述复合正极材料的制备方法，采用干法表面包覆处理，以使金属簇合物包覆在正极材料基体表面，工艺简便，适合大规模工业化生产，且制备的复合正极材料显著改善了正极材料基体的电导率及大倍率充放电能力、降低了正极材料基体在大电流密度下循环容量的衰减、提高了其高倍率循环性能；同时，有效降低了电池内阻，提高了动力电池的功率密度。以下为具体实施例。实施例1S1、按照摩尔比Li:(Ni+Co+Mn)＝1.08:1称取前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和碳酸锂混合均匀在空气气氛下910℃高温烧结12h，自然冷却后制得正极材料基体LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2；S2、按照质量比1000:1称取正极材料基体LiNi1/3Co1/3Mn1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合正极材料，其特征在于，包括正极材料基体和包覆在所述正极材料基体表面的金属簇合物，所述金属簇合物为XMo6S8，所述X为Cu、Pb或Sn。

【技术特征摘要】
1.一种复合正极材料，其特征在于，包括正极材料基体和包覆在所述正极材料基体表面的金属簇合物，所述金属簇合物为XMo6S8，所述X为Cu、Pb或Sn。2.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于，所述金属簇合物的包覆量为0.5％～5％。3.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于，所述金属簇合物的粒径为30nm～200nm。4.根据权利要求1～3任一项所述的复合正极材料，其特征在于，所述正极材料基体为LiMσOλ，所述M选自Co、Mn、Ni、Al、Fe、P、Mg、V、Ti及Zr中的至少一种，0.5≤σ≤4.0；1≤λ≤5。5.根据权利要求4所述的复合正极材料，其特征在于，所述正极材料基体为LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，所述金属簇合物为CuMo6S8；或所述正极材料基体为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，所述金属簇合物为SnMo6S8；或所述正极材料基体为LiNi0.80Co0....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏，唐泽勋，商士波，邹少良，
申请(专利权)人：桑顿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43