锂二次电池正极材料以及使用该正极材料的二次电池制造技术

本申请涉及锂二次电池，特别是锂二次电池中使用的正极材料以及制备该正极材料和锂二次电池的方法。通过本发明专利技术方法制备的锂离子正极材料，以及由此得到的锂二次电池，能够有效提高电池的倍率性能，同时有助于改进电池的循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及锂二次电池中使用的正极材料以及制备该正极材料的方法。
技术介绍
高油价和对温室气体减排呼声的日益高涨使世界各国日益关注电动汽车的发展，电池作为电动汽车的“心脏”，其性能决定了电动汽车的加速性能、行驶里程及使用寿命。锂离子电池相对铅酸、镍镉/镍氢等电池具有更高的能量密度，由此使得锂离子电池成为最有应用前景的电动汽车用储能电池。据摩根大通(JP Morgan)预测，电动车用锂离子电池市场将以每年50%的速度增长。为了提高电动汽车的加速性能(大电流输出)和快速充电(大电流输入)性能，迫切需要开发出一种可以实现大电流输入/输出的电池。由于电池的充放电速度是由电池的电极材料的性能决定的，因此目前的研究集中于开发出能够提高电池的充放电性能，同时提高电池的循环性能的电极材料。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现:在锂二次电池的正极材料中引入特定价态形式的铬(离子)，能够显著提高锂二次电池正极材料的倍率性能；同时专利技术人还发现，通过在锂二次电池正极材料中，引入特定价态形式的铬(离子)，还能够提高二次电池的循环性能。一方面，本专利技术提供了一种用于锂离子二次电池的正极材料，包括锂离子正极材料，和含有铬离子的铬化合物，其中所述铬离子中含有六价铬离子。另一方面，本专利技术提供了制备用于锂离子二次电池的锂离子电池正极材料的方法，包括(a).提供含铬离子的铬化合物；(b).将所述铬化合物与锂离子正极材料混合，得到混合的锂离子二次电池的正极材料；(c).任选地，将所述锂离子二次电池的正极材料进行灼烧/煅烧；其中所述铬离子中含有六价铬离子。另一方面，本专利技术提供了制备用于锂离子二次电池的锂离子电池正极材料的方法，包括(a).提供含铬离子的铬化合物；(b).将所述铬化合物与锂离子正极材料混合，得到混合的锂离子二次电池的正极材料；(c).任选地，将所述锂离子二次电池的正极材料进行灼烧/煅烧； (d).得到含铬离子的铬化合物包覆的正极材料；其中所述铬离子中含有六价铬离子。再一方面，本专利技术提供了锂离子二次电池，包括上述锂离子二次电池正极材料。附图说明图1LiMn2O4及六价铬包覆的LiMn2O4 (LiMn2O4-CrO3)样品IOC放电倍率下的放电曲线图2LiFeP04及六价铬包覆的LiFePO4(LiFePO4-CrO3)样品IOC放电倍率下的放电曲线图3LiNi0.5MnL 504 及六价铬包覆的 LiNi0.5MnL 504 (LiNi0.5MnL 504-Cr03)样品 IOC 放电倍率下的放电曲线图4LiMn204 及 CrOx 包覆的 LiMn2O4(LiMn2O4-CrOx)样品的循环曲线 图5不同处理温度下，铬化合物热解产物的XRD图谱图6硝酸铬分解温度对LiNia5Mnh5O4放电曲线的影响(放电倍率5C)图7硝酸铬分解温度对LiMn2O4放电曲线的影响(放电倍率5C)图8硝酸铬高温分解后六价铬含量随温度的变化曲线图9Cr03包覆量对LiMn2O4性能的影响(放电倍率10C)图10其它铬氧化物包覆对LiMn2O4 (与前述LiMn2O4购自不同供应商)性能的影响(放电倍率10C)具体实施例方式本专利技术提供了用于锂二次电池的正极材料，包括锂离子正极材料和含铬离子的铬化合物，其中所述铬离子包含六价的镉离子。用于该锂离子二次电池的锂离子正极材料是锂二次电池常用的锂离子正极材料。优选，锂离子正极材料选自下列:Li (NixCoyMnz) O2,其中1,0 ^ y ^ 1,0 ^ z ^ I ；LixMn2O4,其中 O 彡 X 彡 2 ；LiFeP04 ；LiMnPO4 ；LiCoP04 ；Li3V2 (PO4)3 ；LiNixMny04,0 彡 x 彡 1，I< y < 2。优选,锂离子正极材料是 LiMn204、LiFePO4 或 LiNia5Mnh5Op在锂离子正极材料中还可以含有Li，Mg，Al，K，Ti，V, Cr, Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zr,Ag，Cd的阳离子及N，F，Cl的阴离子用于包覆和/或掺杂的锂离子正极材料。在锂二次电池的正极材料中包括的含有铬离子的铬化合物优选可以表示为铬的含氧化合物的形式，如CrOx，其中 1.5 彡 X 彡 3。其中所述铬离子中包含六价铬离子，含六价铬离子的化合物经换算可以表示为CrO30含铬离子的铬化合物的量(即换算成CrOx后的量)后，基于总的锂离子电池正极材料重量计，含量大于0，优选大于等于0.5 %重量，优选大于等于I %重量，更优选大于等于1.5%重量；同时，该含铬离子的铬化合物的含量优选小于15%重量，还更优选小于10%重量，或还更优选8%重量，最优选小于5%重量。在本文中，上述重量范围可以根据需要，任意组合，例如大于0.5%重量且低于15%重量范围内，1%至10%重量范围内，或者1%至5%重量范围内，或者1.5%至5%重量范围。本领域普通技术人员能够理解在本文公开内≤容范围内，可以对上述数值进行任意组合。这种组合，在本文公开内容范围内，对于本领域普通技术人员是能够理解的。含铬离子的铬化合物中，可以全部或者部分的铬离子为六价铬离子。六价铬离子(或含六价铬离子的铬化合物)的量，换算成CrO3后，基于总的锂离子电池正极材料重量计，含量大于0.5%重量，优选大于I %重量，或者优选大于1.5%重量；同时，该六价铬离子的含量(或含六价铬离子的铬化合物的含量)优选小于15%重量，更优选小于10%重量，还更优选小于7%重量,或还更优选5%重量,最优选小于4%重量。在本文中，上述重量范围可以根据需要，任意组合，例如大于0%重量且15%重量范围内，0.5%至10%重量范围内，或者1%至5%重量范围内，或者1%至2.5%重量范围。除上文所列示出的组合外,还例如为0.5%至8%重量的范围内，0.5%至6%重量范围内，或者0.5%至5%重量范围内，或者0.5%至2.5%重量的范围。这种组合在本文公开内容范围内，对于本领域普通技术人员是清楚的，没有超出本领域普通技术人员能够理解的范围。本领域普通技术人员能够理解在本文公开内容范围内，可以对上述数值进行任意组合。含铬离子的铬化合物可以为具有六价铬离子的铬化合物或者是经过处理后能够具有六价铬离子的铬离子。具有六价铬离子的铬化合物优选选自下列的铬化合物，例如三氧化铬(CrO3)、重铬酸盐(例如重铬酸钠,重铬酸钾,重铬酸胺)、六氟化铬、三氧化二铬、硝酸铬、硫酸铬、氯化铬、二苯铬、二茂铬或其它含有铬离子的铬化合物。当所述含铬离子的化合物中的铬离子不含六价铬离子时，可以将其与其它含六价铬离子的铬化合物混合，或者将其处理，例如氧化或煅烧，以得到含六价铬离子的铬化合物。在本文所述的锂离子电池的正极材料中，还可以包含常用于锂离子电池正极中的其它材料，例如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、碳黑等。其它材料的用量，根据需要引入。本文还提供了一种制备锂二次电池的正极材料的方法，包括(a).提供含铬离子的铬化合物；(b).将所述铬化合物与锂离子正极材料混合，得到混合的锂离子二次电池的正极材料；(C).任选地，将所述锂离子二次电池的正极材料进行灼烧/煅烧；其中所述铬离子中含有六价铬离子。在锂二次电池的正极材料中的含有铬离子的铬化合物，优选可以表示为铬的含氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂离子二次电池的正极材料，包括锂离子正极材料，和含有铬离子的铬化合物，其中所述铬离子中含有六价铬离子。

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子二次电池的正极材料，包括 锂离子正极材料，和 含有铬离子的铬化合物， 其中所述铬离子中含有六价铬离子。2.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的正极材料，其中所述含有铬离子的铬化合物经换算表示为=CrOx，其中1.5彡X彡3。3.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的正极材料，其中所述含有铬离子的铬化合物，换算成CrO3后，基于总的锂离子电池正极材料重量计，含量大于等于0.5%重量。4.根据权利要求3的用于锂离子二次电池的正极材料，其中所述含有铬离子的铬化合物，换算成CrO3后，基于总的锂离子电池正极材料重量计，含量小于等于15%重量。5.根据权利要求3的用于锂离子二次电池的正极材料，其中所述含有六价铬离子的铬化合物，换算成CrO3后，基于总的锂离子电池正极材料重量计，含量大于等于0.5%重量。6.根据权利要求3的用于锂离子二次电池的正极材料，其中所述含有六价铬离子的铬化合物，换算成CrO3后，基于总的锂离子电池正极材料重量计，含量小于等于2.5%重量。7.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的正极材料，其中所述含铬离子的铬化合物为水溶性盐。8.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的正极材料，所述含铬离子的铬化合物选自:三氧化铬、重铬酸盐、六氟化铬、三氧化二铬、硝酸铬、硫酸铬、氯化铬、二苯铬和二茂铬。9.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的正极材...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁宁，孔德文，李勇明，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：