锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池技术

本公开涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池，该正极材料包括亚氧化钛骨架、碳包覆层、硫单质包覆层和金属硫化物壳层，所述碳包覆层包覆在所述亚氧化钛骨架的内部孔道壁和外表面上形成亚氧化钛/碳复合微粒，所述亚氧化钛/碳复合微粒的内部孔道中填充有硫单质，所述硫单质包覆层包覆在所述外表面上的所述碳包覆层上，所述金属硫化物壳层包覆在所述硫单质包覆层上。本公开的正极材料能有效抑制多硫化物的溶出，使电池容量和循环性能得到显著提高。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池
本公开涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池。
技术介绍
目前，已被广泛使用的锂离子电池其原理主要是基于锂离子在电极材料晶格中的嵌入脱嵌过程，以及在液态电解质中的传输过程。作为传统正极材料，层状岩盐相和尖晶石相过渡金属氧化物被广泛的研究和改良，从而不断提高各项性能指标以满足市场对于锂电池的要求。近年来，硫作为一种高性能的正极材料，相比传统正极材料，具有能量密度高(1675mAh/g)、原料成本低、环境友好等显著优势。对于负极材料的进步，正极材料的研究相对滞后，已经成为制约锂离子电池整体性能提升的重要因素。但是硫正极仍然面临诸多技术难题：首先，单质硫的绝缘性严重影响导电性；第二，充放电过程中的穿梭效应，使得电池循环稳定性降低；第三，在充放电过程中，硫的体积膨胀率达到70％，会严重破坏正极材料的结构稳定性，影响电池的比容量和稳定性。因此，寻找一种合适的正极骨架材料具有重要的应用意义。针对硫的低电导率，在申请号为CN20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，该正极材料包括亚氧化钛骨架、碳包覆层、硫单质包覆层和金属硫化物壳层，所述碳包覆层包覆在所述亚氧化钛骨架的内部孔道壁和外表面上形成亚氧化钛/碳复合微粒，所述亚氧化钛/碳复合微粒的内部孔道中填充有硫单质，所述硫单质包覆层包覆在所述外表面上的所述碳包覆层上，所述金属硫化物壳层包覆在所述硫单质包覆层上。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，该正极材料包括亚氧化钛骨架、碳包覆层、硫单质包覆层和金属硫化物壳层，所述碳包覆层包覆在所述亚氧化钛骨架的内部孔道壁和外表面上形成亚氧化钛/碳复合微粒，所述亚氧化钛/碳复合微粒的内部孔道中填充有硫单质，所述硫单质包覆层包覆在所述外表面上的所述碳包覆层上，所述金属硫化物壳层包覆在所述硫单质包覆层上。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其中，所述亚氧化钛骨架中的亚氧化钛微粒的平均粒径为1～5μm；比表面积为30～250m2/g，孔容为0.1～0.6cm3/g，孔径为2～8nm；所述碳包覆层在所述亚氧化钛骨架的外表面处的厚度为5～10nm；所述硫单质包覆层在所述亚氧化钛骨架的外表面处的厚度为10～100nm；所述金属硫化物壳层的厚度为5～10nm。


3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其中，相对于100重量份的所述亚氧化钛骨架，碳的含量为5～10重量份，硫单质的含量为30～350重量份，所述金属硫化物壳层中的金属硫化物的含量为1～5重量份。


4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其中，所述亚氧化钛骨架中的亚氧化钛微粒选自Ti2O3微粒、Ti3O5微粒、Ti4O7微粒、Ti5O9微粒和Ti6O11微粒中的一种或几种；所述金属硫化物壳层中的金属包括钛、铁、钴、镍、铜、锌、锰和银中的至少一种。


5.一种制备权利要求1～4中任意一项所述的锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、用含有碳前驱体的液体浸渍TiO2微粒，然后在保护气氛下，进行高温处理以碳化所述碳前驱体并还原TiO2微粒，得到具有碳包覆层的亚氧化钛骨架；
b、将步骤a得到的所述具有碳包覆层的亚氧化钛骨架与熔融态硫接触，以使得熔融态硫进入亚氧化钛骨架的内部孔道并包覆在所述碳包覆层的表面，得到具有碳和硫单质复合包覆层的亚氧化钛骨架；
c、将步骤b得到的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏昊，谭潮溥，韩晓燕，胡栋杰，李世彩，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44