高体积电阻率正极材料及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术涉及锂离子电池领域，公开了一种高体积电阻率正极材料及其制备方法、锂离子电池。该正极材料的粉末体积电阻率为1,000

【技术实现步骤摘要】
高体积电阻率正极材料及其制备方法、锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种高体积电阻率正极材料及其制备方法、锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池在现代社会的应用越来越广泛，目前主要应用于手机、笔记本电脑、电动工具和电动车等领域，近年来，随着对大容量锂离子电池需求量的增加，迫切需要开发具有高能量密度、高功率、高安全、长寿命及更环保的锂离子电池。但随着正极材料能量密度的不断提高，其循环性能、安全性能随之下降，如何在不牺牲容量的情况下，同时改进其循环性能及安全性能，成为亟待解决的问题。
[0003]正极材料在重复的充电/放电过程中会发生晶体结构的相变并伴随体积的变化，造成晶层结构的局部塌陷，导致锂离子嵌入/脱出被阻碍，造成极化电阻增加，引起充电/放电循环性能下降。
[0004]另一方面正极材料在高温存储或循环期间，会有气体产生，导致电池鼓胀，不仅造成电池安全性的恶化，也造成电池容量保持率的加速衰减，严重影响电池使用寿命。
[0005]现有技术试图通过优化正极材料的合成条件来解决上述问题，然而改善效果有限。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的锂离子电池的容量、循环性能以及安全性无法同时提高的问题，提供一种高体积电阻率正极材料及其制备方法、锂离子电池，相比于传统的锂离子电池用正极材料，该正极材料具有高的粉末体积电阻率性能，并且将其用于锂离子电池时，该锂离子电池在具有较高放电克容量的同时，具有优异的高温循环性能以及存储性能，使得该电池具有改善的安全性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种高体积电阻率正极材料，其特征在于，所述正极材料的粉末体积电阻率为1,000
‑
500,000Ω
·
cm。
[0008]本专利技术第二方面提供一种高体积电阻率正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
[0009](1)将正极材料前驱体、锂源和可选地掺杂剂进行混合，得到预混物；
[0010](2)在第一含氧气氛中，对所述预混物进行烧结，得到一次烧结料；
[0011](3)将所述一次烧结料与包覆剂混合后，在第二含氧气氛中，进行热处理，得到所述高体积电阻率正极材料；
[0012]其中，所述热处理的条件为：热处理温度为300
‑
600℃，热处理时间为1
‑
12h。
[0013]本专利技术第三方面提供一种由上述制备方法制得的高体积电阻率正极材料。
[0014]本专利技术第四方面提供一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含上述高体积电阻率正极材料。
[0015]通过上述技术方案，本专利技术提供的高体积电阻率正极材料及其制备方法、锂离子电池获得以下有益的效果：
[0016]本专利技术提供的高体积电阻率正极材料具有高的粉末体积电阻率，进一步，该正极材料具有高的比表面积、大的休止角以及高的Li2CO3/LiOH含量比，将该正极材料用于锂离子电池时，不仅能够使得锂离子电池保持高的放电克容量，并且显著提高了锂离子电池的循环容量保持率和高温存储性能，克服了改善锂离子电池的循环寿命和高温存储性能时需要大幅牺牲锂离子电池的容量的难题，实现了锂离子电池的循环寿命、高温存储性能以及容量之间的平衡。
[0017]本专利技术提供的高体积电阻率正极材料的制备方法中，通过低温热处理的方式将包覆剂包覆于正极材料基体上，在正极材料的表面形成更好的覆盖，减缓了电解液与正极材料之间CEI膜的产生，正极材料的电子导电性差，体积电阻率较高，同时在材料表面构筑Li
+
离子快速通道，实现材料内部与表面Li
+
离子快速嵌入与脱嵌，提高了Li
+
离子的传输效率，增强了材料动力学特性，显著提升了包含该正极材料的锂离子电池的放电克容量。
[0018]进一步地，采用特定的包覆剂及低温热处理工艺使得制得的正极材料同时具有较高的Li2CO3/LiOH含量比和高的粉末体积电阻率，不仅能够改善正极材料制浆加工性能，同时可延缓正极材料热失控过程，使得包含该正极材料的锂离子电池在高温存储过程中容量保持率可大幅提升。
附图说明
[0019]图1是实施例1中的制得正极材料A1的SEM电镜图；
[0020]图2是对比例1中的制得正极材料D1的SEM电镜图。
具体实施方式
[0021]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0022]本专利技术第一方面提供一种高体积电阻率正极材料，其特征在于，所述正极材料的粉末体积电阻率为1,000
‑
500,000Ω
·
cm。
[0023]本专利技术提供的高体积电阻率正极材料具有高的粉末体积电阻率，将该正极材料用于锂离子电池时，不仅能够使得锂离子电池保持高的放电克容量，并且显著提高了锂离子电池的高温容量保持率和高温存储性能，克服了改善锂离子电池的循环寿命和高温存储性能时需要大幅牺牲锂离子电池容量的难题，实现了锂离子电池的循环寿命、高温存储性能以及容量之间的平衡。
[0024]进一步地，所述正极材料的粉末体积电阻率为1,500
‑
30,000Ω
·
cm。
[0025]根据本专利技术，所述正极材料的比表面积为0.65
‑
1.2m2/g，优选为0.65
‑
0.99m2/g。
[0026]根据本专利技术，所述正极材料的休止角为45
°‑
75
°
，优选为50
°‑
65
°
。
[0027]根据本专利技术，所述正极材料的表面Li2CO3与表面LiOH的含量之比为2
‑
30。
[0028]本专利技术中，控制正极材料的表面Li2CO3与表面LiOH的含量之比满足上述范围时，能
够使得正极材料具有高的粉末体积电阻率，进而使得包含该正极材料的锂离子电池保持高的放电克容量，并且显著提高了锂离子电池的高温容量保持率和高温存储性能。
[0029]进一步地，所述正极材料的表面Li2CO3与表面LiOH的含量之比为3
‑
20。
[0030]本专利技术中，所述正极材料的粉末体积电阻率、比表面积、休止角和Li2CO3/LiOH含量比中的至少一种满足本专利技术限定的范围时，能够使得提高包含该正极材料的锂离子电池的放电克容量、高温容量保持率以及高温存储性能，实现了锂离子电池的循环寿命、高温存储性能以及容量之间的平衡。
[0031]进一步地，当所述正极材料的粉末体积电阻率、比表面积和Li2CO3/L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高体积电阻率正极材料，其特征在于，所述正极材料的粉末体积电阻率为1,000
‑
500,000Ω
·
cm。2.根据权利要求1所述的高体积电阻率正极材料，其中，所述正极材料的粉末体积电阻率为1,500
‑
30,000Ω
·
cm；优选地，所述正极材料的D
50
为2
‑
10μm，优选为2.5
‑
5.5μm；优选地，所述正极材料的比表面积为0.65
‑
1.2m2/g，优选为0.65
‑
0.99m2/g；优选地，所述正极材料的休止角为45
°‑
75
°
，优选为50
°‑
65
°
；优选地，所述正极材料的表面Li2CO3与表面LiOH的含量之比为2
‑
30，优选为3
‑
20。3.根据权利要求1或2所述的高体积电阻率正极材料，其中，所述正极材料具有式I所示的组成：Li
1+a
(Ni
x
Co
y
Mn
z
L
m
)M
j
O2式I；其中，
‑
0.1≤a≤0.1，0＜x＜1，0＜y≤0.4，0＜z≤0.6，0≤m≤0.1，0＜j≤0.02；L选自Cr、Fe、Mg、Ca、Sr、Ba、B、Al、Y、Sm、Ti、Zn、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W和Ce中的至少一种元素；M选自Mg、Sr、Ba、Zr、B、Al、Y、V、Nb、Ta、Mo、W、Ti、Co和Ce中的至少一种元素；优选地，0≤a≤0.06，0.3＜x＜0.9，0＜y≤0.2，0＜z≤0.1，0≤m≤0.01，0.0005≤j≤0.01；优选地，L选自Mg、Ca、Sr、Ba、B、Al、Y、Ti、Zr和W中的至少一种元素；优选地，M选自Mg、Ba、Al、Y、W、Ti和Co中的至少一种元素；优选地，L和M不同。4.一种高体积电阻率正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)将正极材料前驱体、锂源和可选地掺杂剂进行混合，得到预混物；(2)在第一含氧气氛中，对所述预混物进行烧结，得到一次烧结料；(3)将所述一次烧结料与包覆剂混合后，在第二含氧气氛中，进行热处理，得到所述高体积电阻率正极材料；其中，所述热处理的条件包括：热处理温度为300
‑
600℃，热处理时间为1
‑
12h。5.根据权利要求4所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锋，宋顺林，黄辰翔，陈彦彬，刘亚飞，
申请(专利权)人：北京当升材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：