【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体地，涉及一种正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池因其出色的能量和功率密度、长循环寿命、低自放电率以及卓越的安全性，使其在电动工具、电动车辆和能量存储系统中成为极具前景的能量存储装置。
2、然而，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子的溶剂化和去溶剂化持续进行，正极材料不断与液态电解质反应进行离子和电子交换，同时也受到液态电解质的腐蚀，导致过渡金属溶出，最终引发正极材料结构崩塌，可能出现循环跳水、产气等不良后果。
3、为解决液态电解质所带来的安全问题和电芯寿命问题，许多研究者希望能使用固态电解质替代传统的液态电解质。然而，固态电解质的流动性较差，锂离子传输能力受限，极大地限制了其在锂电领域的应用。因此，开发出一种能抵抗液态电解质腐蚀、具有长循环寿命的改性正极材料，成为众多研究者的首要目标。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种正极材料及其制备方法。
2、本专利技术公开的一种正极材料，包括正极单元和包覆层，包覆层包覆于正极单元的表面；其中，正极单元为钒掺杂钴酸锂，包覆层为钽酸锂。
3、根据本专利技术的一实施方式，钒掺杂钴酸锂中，钒的掺杂量为钴源质量的1～10wt％，钽酸锂的包覆量为正极单元质量的0.3～2.1wt％。
4、本专利技术公开的一种如上述的正极材料的制备方法，包括以下步骤：
5、s1.将第一锂源与钴源混合，得到前驱物；
6、s2.将第二
7、s3.将钒源及前驱物加入到前驱溶液中，进行加热搅拌，蒸发得到的固体物进行烧结，得到钒掺杂钴酸锂；
8、s4.将钒掺杂钴酸锂分散于溶剂中，再加入钽酸锂，得到固液混合物，将固液混合物进行加热搅拌，蒸发得到的固体物进行干燥、烧结，得到正极材料。
9、根据本专利技术的一实施方式，步骤s1中，第一锂源与钴源的质量比为(0.5～1.5)：(1.5～3)。
10、根据本专利技术的一实施方式，步骤s2中，第二锂源与酸源的质量比为(0.5～2)：(1～2)。
11、根据本专利技术的一实施方式，步骤s2中，第二锂源与酸源混合后通过调节剂调节ph值，其中调节剂为氨水，ph值调节为10.8±0.1。
12、根据本专利技术的一实施方式，步骤s3中，钒源与前驱溶液的质量比为(0.5～2)：(1～3)。
13、根据本专利技术的一实施方式，步骤s3中，将钒源及前驱物先后加入到前驱溶液中，在70～100℃下进行搅拌，蒸发得到的固体物在750～800℃及氧气气氛下烧结10～14h，其中烧结的升温速率为5℃/min。
14、根据本专利技术的一实施方式，步骤s4中，钒掺杂钴酸锂与钽酸锂的质量比为(40～400)：1。
15、根据本专利技术的一实施方式，步骤s4中，将固液混合物在70～100℃下搅拌4～6h，蒸发得到的固体物在80～120℃下干燥10～14h，再在700～800℃及空气气氛下烧结10～12h，得到正极材料。
16、与现有技术相比，本专利技术的一种正极材料及其制备方法具有以下优点：
17、本专利技术的正极材料，在传统钴酸锂的基础上进行体相掺杂改性以及表相包覆，解决传统钴酸锂在锂离子电池循环过程中因过渡金属溶解、电解液氧化产气、正极材料体相稳定性差而导致循环寿命缩短等问题。
18、首先，本专利技术在钴酸锂体相中掺杂钒进行改性，利用v-o化学键稳定特性、钒电子导电性高等特性，不但能提高正极材料的循环以及倍率性能，而且能扩大正极材料的层间间距，有利于锂离子的迁移，另外还可以增大正极材料的晶格，使晶格氧保持稳定，抑制循环过程中电极或电解质界面极化的增加速率，进一步提升正极材料的循环性能和倍率性能。
19、其次，本专利技术采用钽酸锂对钒掺杂钴酸锂进行表相包覆，利用钽酸锂介电常数高、机械性能好等特性，在促进表面电荷转移过程中能阻止液态电解质对电极材料的腐蚀，减小因锂离子嵌入脱出过程中正极材料的膨胀、收缩而带来的表面应力，减少颗粒内部微裂纹的形成，从而提升正极材料在循环过程的结构稳定性。
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1.一种正极材料，其特征在于，包括正极单元和包覆层，所述包覆层包覆于所述正极单元的表面；其中，所述正极单元为钒掺杂钴酸锂，所述包覆层为钽酸锂。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述钒掺杂钴酸锂中，钒的掺杂量为钴源质量的1～10wt％，所述钽酸锂的包覆量为正极单元质量的0.3～2.1wt％。
3.一种如权利要求1或2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，第一锂源与钴源的质量比为(0.5～1.5)：(1.5～3)。
5.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，第二锂源与酸源的质量比为(0.5～2)：(1～2)。
6.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，第二锂源与酸源混合后通过调节剂调节pH值，其中所述调节剂为氨水，所述pH值调节为10.8±0.1。
7.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，钒源与前驱溶液的质量比为(0.5～
8.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，将钒源及前驱物先后加入到前驱溶液中，在70～100℃下进行搅拌，蒸发得到的固体物在750～800℃及氧气气氛下烧结10～14h，其中烧结的升温速率为5℃/min。
9.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，钒掺杂钴酸锂与钽酸锂的质量比为(40～400)：1。
10.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，将固液混合物在70～100℃下搅拌4～6h，蒸发得到的固体物在80～120℃下干燥10～14h，再在700～800℃及空气气氛下烧结10～12h，得到正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，包括正极单元和包覆层，所述包覆层包覆于所述正极单元的表面；其中，所述正极单元为钒掺杂钴酸锂，所述包覆层为钽酸锂。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述钒掺杂钴酸锂中，钒的掺杂量为钴源质量的1～10wt％，所述钽酸锂的包覆量为正极单元质量的0.3～2.1wt％。
3.一种如权利要求1或2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，第一锂源与钴源的质量比为(0.5～1.5)：(1.5～3)。
5.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，第二锂源与酸源的质量比为(0.5～2)：(1～2)。
6.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，第二锂源与酸源混合后通过调节剂调节ph值，其中所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈文飞，刘文元，马斌，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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