一种高电压复合尖晶石包覆正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高电压复合尖晶石包覆正极材料及其制备方法，该正极材料包括钴酸锂内核、尖晶石型镍锰酸锂中间层、固态电解质表层。本发明专利技术提供一种表面设置有复合包覆层的正极材料，该包覆层既具有良好的锂离子导电性，在不影响放电平台的情况下，使得正极材料在高电压下放电容量高、循环寿命优异，提高锂离子电池的体积能量密度，又能减小HF对材料表层的腐蚀，提升材料的高温循环寿命，从而克服现有技术中的正极材料在高的充电截止电压下使用结构不稳定，或者即使结构稳定，但循环性能不佳、放电容量不高的不足，并且改善了高温循环性能，更切合材料的实际使用工况。

【技术实现步骤摘要】
一种高电压复合尖晶石包覆正极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池领域，尤其是涉及一种高电压复合尖晶石包覆正极材料及其制备方法。
技术介绍
19世纪70年代，M.S.Whittingham(2019年诺贝尔化学奖得主之一)就职于美国Exxon公司，他开发了锂离子电池的雏形：以TiS2为正极，Li-Al合金为负极的基于锂离子嵌入式反应的二次电池。由于该体系的能量密度的原因和安全性的问题，TiS2电池的商业化并不成功，但是Whittingham提出的这种新的电池工作原理—嵌入反应，无疑成为后来SONY锂离子电池成功商业化的基石。1980年，牛津大学无机化学系J.B.Goodenough教授(2019年诺贝尔化学奖得主之一)发现了可以可逆脱嵌锂离子的过渡金属氧化物LiCoO2。该材料具有六方层状空间群，锂离子与钴离子交替排列在氧阴离子构成的骨架当中，具有二维的锂离子传输通道。以Goodenough的正极为基础，AkiraYoshino在1985年创造了第一个商业上可行的锂离子电池。他没有在阳极使用活性锂，而是利用了石油焦。石油焦是一种碳材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高电压复合尖晶石包覆正极材料，其特征在于：包括钴酸锂内核、尖晶石型镍锰酸锂中间层、固态电解质表层。/n

【技术特征摘要】
1.一种高电压复合尖晶石包覆正极材料，其特征在于：包括钴酸锂内核、尖晶石型镍锰酸锂中间层、固态电解质表层。


2.根据权利要求1所述的高电压复合尖晶石包覆正极材料，其特征在于：所述钴酸锂内核为具有梯度掺杂的多孔结构，且钴酸锂内核与中间层紧密连接。


3.根据权利要求1或2所述的高电压复合尖晶石包覆正极材料，其特征在于：所述钴酸锂内核粒径为1μm～50μm，钴酸锂化学通式为Li1+aCo1-bAbO2-cBc，其中，-0.3≤a≤0.3，0≤b≤0.1，0≤c≤0.2，其中A为Mn、Ni、Al、Mg、Ti、Sm、Zr中的至少ー种，B为F、S和Cl中的至少一种。


4.根据权利要求1或2所述的高电压复合尖晶石包覆正极材料，其特征在于：所述尖晶石型镍锰酸锂中间层的厚度为50nm～3.0μm，尖晶石型镍锰酸锂为5V尖晶石型镍锰酸锂，尖晶石型镍锰酸锂化学通式为Li1+d(Ni0.5Mn1.5)1-eAeO4，其中A为V、Cr、Fe、Zn、Cu、Al、Mg、Ti和Zr中的至少一种，0≤d≤0.5，0≤e≤0.1，优选的，尖晶石型镍锰酸锂的化学式为LiNi0.5Mn1.5O4。


5.根据权利要求1或2所述的高电压复合尖晶石包覆正极材料，其特征在于：所述固态电解质表层的厚度为5nm～50nm，固态电解质为纳米级的磷酸盐或含后过渡金属的氧化物，优选的，固态电解质为磷酸钛铝锂、锂镧锆氧、锂镧钛氧中的至少一种。


6.一种权利要求1-5任意一项所述的高电压复合尖晶石包覆正极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将钴盐和其它金属盐采用高速混合机混合均匀后在400～700℃下烧结3～10h得钴酸锂梯度掺杂前驱体，所述金属盐为可溶性的镁盐、铝盐、钛盐、钐盐、铌盐和锆盐中的至少一种；
(2)将可溶性镍盐、锰盐、络合剂和其它金属盐溶解于溶剂中，形成混合盐溶液，混合盐溶液中镍盐的Ni和锰盐的Mn及其他金属盐的摩尔比Ni:(Mn+M)＝1:3，M为金属合量，包含V、Cr、Fe、Zn、Cu、Al、Mg、Ti和Zr...

【专利技术属性】
技术研发人员：周子龙，许国干，吕焱，刘园园，任瑜，郑杰允，李立飞，
申请(专利权)人：天目湖先进储能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32