一种正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池技术

本申请实施例提供了一种正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池，该正极材料包括通式为Li

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池


[0001]本申请涉及电池材料
，具体地，本申请涉及一种正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着人们环保意识的不断增强，电动汽车逐渐走入了人们的生活中。锂离子电池作为电动汽车的主要动力组件，为电动汽车的运行提供了保障，但低能量密度问题一直制约着锂离子电池的广泛应用。
[0003]随着电动汽车对能量密度要求的不断提高，锂离子电池普遍采用高镍三元正极材料，随着Ni含量的提高，电池的能量密度会得到显著提升，但由于高价的Ni
4+
具有强氧化性，为保持材料电荷平衡，材料易发生析氧分解，分解后热稳定性变差，导致锂离子电池的安全性低。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池，以解决现有锂离子电池安全性低的问题。
[0005]为了解决上述问题，本申请实施例采用下述技术方案：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种正极材料，包括聚阴离子正硅酸盐和层状结构材料，所述聚阴离子正硅酸盐的通式为Li
a
M
b
X
c
SiO
d
Y
4-d
/C，其中，M为Ti、Zr、Nb、Al、Ce中的至少一种，X为Mn和Fe中的至少一种，Y为N和F中的至少一种，1.75<a<2，0<b<0.05，0.95<c<1，0<d<1，所述层状结构材料至少包括三元材料。
[0007]可选地，按质量份数比，所述正极材料中，聚阴离子正硅酸盐为0.01-20份，层状结构材料为80-100份。
[0008]可选地，按质量份数比，所述正极材料中，聚阴离子正硅酸盐为5-10份，层状结构材料为90-95份。
[0009]可选地，所述聚阴离子正硅酸盐中的C包覆在Li
a
M
b
X
c
SiO
d
Y
4-d
表面。
[0010]可选地，以所述聚阴离子正硅酸盐为基准，所述聚阴离子正硅酸盐中C的质量分数范围为1％-5％。
[0011]可选地，所述层状结构材料包括LiNi
a
Co
b
Mn
c
O2、xLi2RO3·
(1-x)LiMO2、LiZ
x
Mn
2-x
O4中的至少一种；
[0012]其中，0≤a≤1，0≤b≤1,0≤c≤1，且a+b+c＝1，R为Ru、Mo、Mn中的一种或几种，N为Ni、Co、Mn中的至少一种，Z为V、Cr、Fe、Co、Ni、Zn中的至少一种。
[0013]第二方面，本申请实施例提供了一种锂离子电池正极，所述正极的正极活性材料包括第一方面所述的正极材料。
[0014]第三方面，本申请实施例提供了一种锂离子电池，包括壳体和设置于所述壳体内的负极、隔膜、电解液以及第二方面所述的正极。
[0015]第四方面，本申请实施例提供了一种第一方面所述正极材料的制备方法，包括：
[0016]将聚阴离子正硅酸盐、层状结构材料及添加剂进行混合并搅拌得到混合物；
[0017]将所述混合物通过雾化装置喷出后进行干燥处理。
[0018]可选地，所述添加剂为水、N-甲基吡咯烷酮、无水酒精、乙二醇和丙酮中的至少一种。
[0019]本申请提供的技术方案能够达到以下有益效果：
[0020]本申请提供了一种正极材料，该正极材料将所述聚阴离子正硅酸盐材料和层状结构材料进行复合，提高了所述正极材料的能量密度和安全性。
附图说明
[0021]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0022]图1为本申请实施例提供的一种正极材料的制备方法流程图；
[0023]图2为本申请实施例提供的处理后的正极片和对比例正极片的DSC测试曲线图。
具体实施方式
[0024]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0025]本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0026]以下结合附图，详细说明本申请各个实施例公开的技术方案。
[0027]本申请实施例提供了一种正极材料，可以用于锂离子电池的正极，该正极材料包括通式为Li
a
M
b
X
c
SiO
d
Y
4-d
/C的聚阴离子正硅酸盐和层状结构材料，所述聚阴离子正硅酸盐和层状结构材料混合均匀，所述聚阴离子正硅酸盐中的M为Ti、Zr、Nb、Al、Ce元素中的至少一种，X为Mn和Fe元素中的至少一种，Y为N和F元素中的至少一种，所述层状结构材料至少包括三元材料；
[0028]其中，1.75<a<2，0<b<0.05，0.95<c<1，0<d<1。
[0029]具体地，本申请实施例提供的正极材料相对于其他聚阴离子结构的材料，比如相对于LiMPO4(其中M为Mn、Fe或V)和硅酸盐系材料Li2MSiO4(其中M为Mn、Fe或V)，本申请实施例提供的正极材料的分子中包含将近两个Li，可以提供给锂离子电池更高的理论容量。另外，所述聚阴离子正硅酸盐中的Si-O键使得正极材料具有更强的结构强度和安全稳定性。
[0030]具体地，由于所述聚阴离子正硅酸盐材料的电子电导率较低。本申请实施例提供的正极材料通过Ti、Zr、Nb、Al、Ce等阳离子掺杂到所述聚阴离子正硅酸盐中，可以改善所述
聚阴离子正硅酸盐的导电性，使得所述正极材料在充放电过程中具有更高的倍率性能。
[0031]另外，所述聚阴离子正硅酸盐的放电电压平台较高，例如Li2FeSiO4材料的第一个脱锂平台在3.1V，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，包括聚阴离子正硅酸盐和层状结构材料，所述聚阴离子正硅酸盐的通式为Li
a
M
b
X
c
SiO
d
Y
4-d
/C，其中，M为Ti、Zr、Nb、Al、Ce中的至少一种，X为Mn和Fe中的至少一种，Y为N和F中的至少一种，1.75<a<2，0<b<0.05，0.95<c<1，0<d<1，所述层状结构材料至少包括三元材料。2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，按质量份数比，所述正极材料中，聚阴离子正硅酸盐为0.01-20份，层状结构材料为80-100份。3.根据权利要求2所述的正极材料，其特征在于，按质量份数比，所述正极材料中，聚阴离子正硅酸盐为5-10份，层状结构材料为90-95份。4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述聚阴离子正硅酸盐中的C包覆在Li
a
M
b
X
c
SiO
d
Y
4-d
表面。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛棒棒，庄明昊，袁晓涛，郝嵘，
申请(专利权)人：深圳市比亚迪锂电池有限公司，
类型：发明
国别省市：