含氟无序岩盐富锂氧化物及其包覆的富锂正极材料与电池制造技术

一种含氟无序岩盐富锂氧化物及其包覆的富锂正极材料与电池，含氟无序岩盐富锂氧化物具有通式：Li

【技术实现步骤摘要】
含氟无序岩盐富锂氧化物及其包覆的富锂正极材料与电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及含氟无序岩盐富锂氧化物及其包覆的富锂正极材料与电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池能量密度大，循环寿命长，被认为是一种有效的能源储存装置。现今，在国家大力推广新能源以及消费类电子产品市场蓬勃发展这一背景下，亟需发展新型正极材料以打造更高能量密度的锂离子电池。在众多符合条件的正极材料当中，富锂正极材料因其放电比容量较高（＞ 250mAh/g）、成本低廉和工作电压高等优点脱颖而出。
[0003]尽管富锂正极材料有着突出的能量密度，但是其较差的循环稳定性和高电压下产气问题限制了其商业化应用的进程。首先，在长期的循环过程中，富锂正极材料表面结构容易发生劣化，由表及里逐渐转变为惰性岩盐相，放电容量逐步降低，严重损害电池的循环稳定性。其次，在4.5V以上较高的工作电压下，电解液与富锂正极材料界面副反应加剧，此时产气问题尤为突出，气体主要组成为氧气和二氧化碳，分别来自于富锂正极材料表面晶格氧释放和电解液中酯类溶剂的氧化分解，严重危害着电池的安全性能。
[0004]为解决上述问题，常采用包覆手段对材料进行表面改性，包覆可以减缓电解液对材料表面的腐蚀，从而降低表面结构的劣化速度和表面离子的溶出，缓解高工作电压下表面晶格氧的释放问题，因此起到提升循环稳定性的作用。然而，目前的大多数包覆方法都是采用电化学惰性包覆物，这无疑会降低正极材料整体的能量密度。另外，大多包覆物与富锂正极材料的层状结构相容性较差，容易在长时间循环后发生脱落，不能起到良好的包覆效果。较低的包覆比例形成的不完全包覆，使正极材料表面仍存在一定暴露区域与电解液直接接触，产气问题时有发生。

技术实现思路

[0005]根据第一方面，在一实施例中，提供一种含氟无序岩盐富锂氧化物，其具有通式：Li
x
M
y
O
z
F
u
，0≤x≤3；0＜y≤1；0＜z≤2；0＜u≤2；M包含Cr、V、Mo、Ti、Nb、Mn、Zr、Ni、Fe、Ru、Cu、Mg、W、Ta中的至少一种。
[0006]根据第二方面，在一实施例中，提供一种富锂正极材料，所述富锂正极材料包覆有第一方面所述含氟无序岩盐富锂氧化物。
[0007]根据第三方面，在一实施例中，提供第一方面所述含氟无序岩盐富锂氧化物的制备方法，包括：混合步骤，包括将锂源、氟源、过渡金属氧化物混合；球磨步骤，包括将混合物进行球磨，制得所述含氟无序岩盐富锂氧化物。
[0008]根据第四方面，在一实施例中，提供第二方面所述富锂正极材料的制备方法，包括：将第一方面所述含氟无序岩盐富锂氧化物与富锂正极材料混合，球磨，烧结，制得
包覆有所述含氟无序岩盐富锂氧化物的富锂正极材料。
[0009]根据第五方面，在一实施例中，提供一种电极，包含第一方面所述含氟无序岩盐富锂氧化物，或第二方面所述富锂正极材料。
[0010]根据第六方面，在一实施例中，提供一种电池，所述电池包含第五方面所述电极。
[0011]依据上述实施例的含氟无序岩盐富锂氧化物及其包覆的富锂正极材料与电池，该包覆材料含氟无序岩盐富锂氧化物可有效解决正极/电解液界面结构稳定性差、高电压下产气的问题，提升电池的循环稳定性和安全性能。
附图说明
[0012]图1为一种实施例的含氟无序岩盐富锂氧化物包覆富锂正极材料的制备流程图。
[0013]图2为富锂正极材料Li
1.2
Mn
0.54
Ni
0.13
Co
0.13
O2包覆前、实施例1、实施例2和实施例3的X射线衍射(XRD)图。
[0014]图3为实施例2中含氟无序岩盐富锂氧化物包覆前，富锂正极材料Li
1.2
Mn
0.54
Ni
0.13
Co
0.13
O2的扫描电子显微镜(SEM)图。
[0015]图4为实施例2中含氟无序岩盐富锂氧化物包覆后，富锂正极材料Li
1.2
Mn
0.54
Ni
0.13
Co
0.13
O2扫描电子显微镜(SEM)图。
[0016]图5为富锂正极材料Li
1.2
Mn
0.54
Ni
0.13
Co
0.13
O2包覆前、实施例1、实施例2和实施例3包覆富锂正极材料后，组装扣式半电池在25℃，2.0~4.8V电压范围，0.05C倍率下的首圈充放电曲线。
[0017]图6为富锂正极材料Li
1.2
Mn
0.54
Ni
0.13
Co
0.13
O2包覆前、实施例1、实施例2和实施例3包覆富锂正极材料后，组装扣式半电池在25℃，2.0~4.8V电压范围，0.5C倍率下的循环性能曲线。
具体实施方式
[0018]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0019]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
[0020]本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
[0021]在一实施例中，本专利技术可以缓解富锂正极材料循环过程中正极/电解液界面结构
稳定性差、高电压下产气的问题。
[0022]常规包覆手段使用的电化学惰性包覆物会牺牲材料部分的放电容量，并且使用的包覆物大多与富锂正极材料基体之间存在结构不相容的问题。另外，由于包覆量太少，常常导致材料表面包覆不完全，所以高电压下仍存在严重的产气问题。
[0023]根据第一方面，在一实施例中，提供一种含氟无序岩盐富锂氧化物，其具有通式：Li
x
M
y
O
z
F
u
，0≤x≤3；0＜y≤1；0＜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氟无序岩盐富锂氧化物，其特征在于，其具有通式：Li
x
M
y
O
z
F
u
，0≤x≤3；0＜y≤1；0＜z≤2；0＜u≤2；M包含Cr、V、Mo、Ti、Nb、Mn、Zr、Ni、Fe、Ru、Cu、Mg、W、Ta中的至少一种。2.如权利要求1所述的含氟无序岩盐富锂氧化物，其特征在于，M包含Ti、Mn、Ni、Mo中的至少一种。3.一种富锂正极材料，其特征在于，所述富锂正极材料包覆有权利要求1或2所述含氟无序岩盐富锂氧化物。4.如权利要求3所述的富锂正极材料，其特征在于，所述含氟无序岩盐富锂氧化物的包覆质量为富锂正极材料质量的1%~80%；所述富锂正极材料的通式为：xLi2MnO3·
(1
‑
x)LiMn1‑
y
‑
z
‑
u
Ni
y
Co
z
M
u
O2，其中0<x<1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤u≤1，0<y+z+u≤1；M包含Fe、Al、V、Ti、Zr、Sn、Mo中的至少一种。5.如权利要求1或2所述含氟无序岩盐富锂氧化物的制备方法，其特征在于，包括：混合步骤，包括将锂源、氟源、过渡金属氧化物混合；球磨步骤，包括将混合物进行球磨，制得...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海伟，王文伟，朱盟，焦筱娟，赵文翔，
申请(专利权)人：北京理工大学深圳汽车研究院电动车辆国家工程实验室深圳研究院，
类型：发明
国别省市：