正极复合材料、其制备方法、正极以及锂离子二次电池技术

技术编号：41330543 阅读：6 留言：0更新日期：2024-05-20 09:51

本申请提供了正极复合材料、其制备方法、正极以及锂离子二次电池。具体地，本发明专利技术提供了一种正极复合材料，包括正极活性材料；包覆该正极活性材料的锂硼氧化物，该锂硼氧化物包含LiBO<subgt;2</subgt;，其中LiBO<subgt;2</subgt;占总的锂硼氧化物的比例在97.8wt％至99.8wt％的范围内。通过本发明专利技术的正极复合材料、其制备方法、正极以及锂离子二次电池，实现了在降低高镍正极材料表面的残锂量的同时改善电池的阻抗和循环性能的技术效果。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子二次电池领域，具体而言，涉及一种用于锂离子电池的正极复合材料、其制备方法以及包含其的正极和锂离子二次电池。

技术介绍

1、近年来，随着电子技术的不断更新，人们对用于支持电子设备的能源供应的电池装置的需求也在不断增加。现如今，需要能够存储更多电量且能够输出高功率的电池。传统铅酸电池以及镍氢电池等已经不能满足新型电子制品的需求。因此，锂电池引起了人们的广泛关注。在对锂电池的开发过程中，已经较为有效地提高了其容量和性能。

2、在锂离子电池中，高镍三元正极材料由于具有较高的能量密度，被广泛地运用于it产品以及新能源汽车领域。但是随着镍含量的升高，高镍材料表面的残余锂杂质也较高，导致其加工性能不佳；而且残锂会导致电池的产气，锂杂质越多，产气就越严重；因此，降低高镍材料表面的残锂量成为当今的研究重点。在目前有一些方法能够显著降低残锂，但是这些方法往往会带来阻抗增加，循环性能变差等现象。

技术实现思路

1、本专利技术的主要目的在于提供一种用于锂离子电池的正极复合材料、其制备方法以及包含其的正极和锂离子二次电池，以解决现有技术中用于降低高镍材料表面的残锂的方法带来的阻抗增加、循环性能变差的问题。

2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种正极复合材料，该正极复合材料包括正极活性材料；包覆该正极活性材料的锂硼氧化物，该锂硼氧化物包含libo2，其中libo2占总的锂硼氧化物的比例在97.8wt％至99.8wt％的范围内。

<p>3、进一步地，在上述正极复合材料中，该正极活性材料包含通式为linixcoymzo2的正极活性材料，其中x+y+z＝1，0.8≤x≤1，0≤y≤0.2，0≤z≤0.1，并且m选自mn、al、mg、ti、fe、cu、zn、ga、zr、mo、nb和w中的一种或多种，或者licoo2或lifepo4。

4、进一步地，在上述正极复合材料中，该正极活性材料包括由多个一次颗粒团聚形成的正极活性物质颗粒，该锂硼氧化物存在于该正极活性物质颗粒的表面和该一次颗粒的粒界上。

5、进一步地，在上述正极复合材料中，该libo2以libo2分子、li2b2o4分子和li3b3o6分子的形式存在。

6、进一步地，在上述正极复合材料中，该li2b2o4分子占全部的libo2的重量百分比在1wt％至30wt％的范围内，该li3b3o6分子占全部的libo2的重量百分比在0.01wt％至0.3wt％的范围内。

7、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于制备正极复合材料的方法，该方法包括：对正极活性材料依次进行水洗、干燥和研磨以获得经处理的正极活性材料；将该经处理的正极活性材料与含硼化合物球磨混合以得到混合物；以及对该混合物依次进行烧结和研磨以得到该正极复合材料。

8、进一步地，在上述方法中，该含硼化合物选自硼酸和氧化硼中的一种或两种。

9、进一步地，在上述方法中，该含硼化合物中的硼元素的量占该经处理的正极活性材料的比例在0.01wt％至1wt％的范围内。

10、进一步地，在上述方法中，该含硼化合物的颗粒直径在50μm至75μm的范围内。

11、进一步地，在上述方法中，在烧结过程中的烧结温度在200℃至600℃的范围内，优选在200℃至300℃的范围内。

12、进一步地，在上述方法中，在球磨混合过程中，球料比在1:1至5:1的范围内，转速在100rpm至500rpm的范围内，混合时间在10min至2h的范围内。

13、进一步地，在上述方法中，在烧结过程中，升温速率在6℃/min至15℃/min的范围内，保温时间在1h至10h的范围内。

14、进一步地，在上述方法中，在烧结过程中使用的气氛是体积浓度为95％-100％的氧气。

15、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种锂离子二次电池正极，该锂离子二次电池正极包含本专利技术的上述各个方面中的正极复合材料。

16、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种锂离子二次电池，该锂离子二次电池包括：正极、负极、以及隔膜，并且该正极包含本专利技术的上述各个方面中的正极复合材料。

17、通过本专利技术的正极复合材料、其制备方法、正极以及锂离子二次电池，实现了在降低高镍材料表面的残锂量的同时改善电池的阻抗和循环性能的技术效果。

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【技术保护点】

1.一种正极复合材料，其特征在于，所述正极复合材料包括：

2.根据权利要求1所述的正极复合材料，其特征在于，所述正极活性材料包含通式为LiNixCoyMzO2的正极活性材料，其中x+y+z＝1，0.8≤x≤1，0≤y≤0.2，0≤z≤0.1，并且M选自Mn、Al、Mg、Ti、Fe、Cu、Zn、Ga、Zr、Mo、Nb和W中的一种或多种，或者LiCoO2或LiFePO4。

3.根据权利要求1或2所述的正极复合材料，其特征在于，所述正极活性材料包括由多个一次颗粒团聚形成的正极活性物质颗粒，所述锂硼氧化物存在于所述正极活性物质颗粒的表面和所述一次颗粒的粒界上。

4.根据权利要求1或2所述的正极复合材料，其特征在于，所述LiBO2的存在形式包括LiBO2分子、Li2B2O4分子和Li3B3O6分子。

5.根据权利要求4所述的正极复合材料，其特征在于，所述Li2B2O4分子占全部的LiBO2的重量百分比在1wt％至30wt％的范围内，所述Li3B3O6分子占全部的LiBO2的重量百分比在0.01wt％至0.3wt％的范围内。

6.一

7.根据权利要求6所述的用于制备正极复合材料的方法，其特征在于，所述含硼化合物选自硼酸和氧化硼中的一种或两种。

8.根据权利要求6所述的用于制备正极复合材料的方法，其特征在于，所述含硼化合物中的硼元素的量占所述经处理的正极活性材料的比例在0.01wt％至1wt％的范围内。

9.根据权利要求6所述的用于制备正极复合材料的方法，其特征在于，所述含硼化合物的颗粒直径在50μm至75μm的范围内。

10.根据权利要求6所述的用于制备正极复合材料的方法，其特征在于，在烧结过程中的烧结温度在200℃至600℃的范围内，优选在200℃至300℃的范围内。

11.根据权利要求6所述的用于制备正极复合材料的方法，其特征在于，在球磨混合过程中，球料比在1:1至5:1的范围内，转速在100rpm至500rpm的范围内，混合时间在10min至2h的范围内。

12.根据权利要求6所述的用于制备正极复合材料的方法，其特征在于，在烧结过程中，升温速率在6℃/min至15℃/min的范围内，保温时间在1h至10h的范围内。

13.根据权利要求6所述的用于制备正极复合材料的方法，其特征在于，在烧结过程中使用的气氛是体积浓度为95％-100％的氧气。

14.一种锂离子二次电池正极，其特征在于，所述锂离子二次电池正极包含权利要求1至5中任一项所述的正极复合材料。

15.一种锂离子二次电池，其特征在于，所述锂离子二次电池包括：

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【技术特征摘要】

1.一种正极复合材料，其特征在于，所述正极复合材料包括：

2.根据权利要求1所述的正极复合材料，其特征在于，所述正极活性材料包含通式为linixcoymzo2的正极活性材料，其中x+y+z＝1，0.8≤x≤1，0≤y≤0.2，0≤z≤0.1，并且m选自mn、al、mg、ti、fe、cu、zn、ga、zr、mo、nb和w中的一种或多种，或者licoo2或lifepo4。

4.根据权利要求1或2所述的正极复合材料，其特征在于，所述libo2的存在形式包括libo2分子、li2b2o4分子和li3b3o6分子。

5.根据权利要求4所述的正极复合材料，其特征在于，所述li2b2o4分子占全部的libo2的重量百分比在1wt％至30wt％的范围内，所述li3b3o6分子占全部的libo2的重量百分比在0.01wt％至0.3wt％的范围内。

6.一种用于制备正极复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的用于制备正极复合材料的方法，其特征在于，所述含硼化合物选自硼酸和氧化硼中的一种或两种。

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【专利技术属性】
技术研发人员：杨思鸣，李于利，武志一正，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：

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