[发明专利]一种正极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种正极材料及其制备方法与应用，属于电池技术领域。本发明第一方面提供了一种正极材料，包括内核，所述内核表面包覆有机共聚物层；所述内核为锰基材料；所述锰基材料化学式为Li_1+xNi_yCo_zMn_1‑y‑zO₂；其中0＜x≤1，0≤y＜1，0≤z＜1，y+z＜1。所述有机共聚物层的厚度为1nm～10nm。本发明通过在锰基材料表面包覆有机共聚物层，利用有机共聚物层实现对锰基材料的保护；从而使得锰基材料免于电解液的侵蚀；同时还能抑制电解液的分解，从而提升正极材料的结构稳定性和界面稳定性。从而最终提升正极材料的循环性能。

技术领域

本发明涉及电池相关技术领域，尤其是涉及一种正极材料及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池因循环性能好、容量高、价格低廉、使用方便、安全和环保等优点而得到广泛应用。随着电动汽车等交通设备的发展，对于锂电池的使用性能提出越来越高的要求。富锂锰基正极材料具有高的比容量(部分材料的理论容量大于250mAh/g)和宽的工作电压窗口(2V～4.8V)，最有可能成为下一代高性能锂离子电池材料。但是目前富锂锰基正极材料由于存在倍率性能低、循环稳定性差等明显缺陷而严重限制了其使用。

在循环过程中，富锂锰基正极材料与电解液发生反应，会造成正极材料中的金属元素溶解(如Mn)、固体电解质界面膜的厚度增加(固体电解质界面膜厚度增加后会阻碍锂离子的传输，同时导致阻抗增加)等问题，从而导致电池的容量衰减，并导致安全性下降。因此，需要采用表面包覆等技术手段来改进富锂锰基正极材料的电化学性能。通常采用金属氧化物，金属氟化物，磷酸盐等对富锂锰基正极材料进行干法包覆来稳定颗粒的表面结构，从而改善常温和高温下富锂锰基正极材料的性能。但是利用上述材料对富锂锰基正极材料进行包覆，表面形成的包覆层间断、不连续，从而导致对循环性能并无显著的提升。

综上，需要开发一种循环性能好的正极材料。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供了一种正极材料，该正极材料的循环性能好。

本发明还提供了上述正极材料的制备方法。

本发明还提供了上述正极材料的应用。

具体如下，本发明第一方面提供了一种正极材料，包括内核，所述内核表面包覆有机共聚物层；所述内核为锰基材料；

所述锰基材料的化学式为Li_1+xNi_yCo_zMn_1-y-zO₂；其中0＜x≤1，0≤y＜1，0≤z＜1，y+z＜1；

所述有机共聚物层的厚度为1nm～10nm。

根据本发明正极材料技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：

本发明通过在锰基材料表面包覆有机共聚物层，利用有机共聚物层实现对锰基材料的保护；从而使得锰基材料免于电解液的侵蚀；同时还能抑制电解液的分解，从而提升正极材料的结构稳定性和界面稳定性，最终提升正极材料的循环性能。

有机共聚物层的厚度过薄不足以抵挡电解液的侵蚀，有机共聚物层过厚会阻碍锂离子的传输；从而对正极材料产生不利的影响。

根据本发明的一些实施方式，所述锰基材料的D50为1μm～15μm。

锰基材料的粒径越小，材料在循环过程中的放电比容量越高，其循环性能变差；粒径越大放电比容量越低，循环性能会有所优化。所以，控制锰基材料的颗粒粒径在一定范围内使其材料发挥出最佳的电化学性能。

根据本发明的一些实施方式，所述锰基材料的D50为3μm～5μm。