【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二次电池的正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着电子技术的不断发展，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，金属电池引起了人们的更广泛关注。在对金属电池的开发过程中，已经较为有效地提高了其容和性能。现有技术中金属电池包括锂离子电池、无阳极电池、锂金属电池、钠金属电池、钠离子电池、钾金属电池、钾离子电池、镁金属电池、镁离子电池、锌离子电池或锌金属电池等。在这其中，锂金属电池由于具有优异的电化学性能以及循环保持率等性能，而被广泛的开发和使用。
2、目前使用的锂离子二次电池中，正极材料通常包括钴酸锂(licoo2)、三元材料(linixcoymn1-x-yo2，ncm)、铁酸锂(lifepo4)、氧化镍钴铝(nca)以及硫化物(li-s)。钴酸锂是比较成熟、稳定可靠的正极材料，其能够提供高容量和长循环寿命，但是其缺点在于价格较高并且存在安全隐患。铁酸锂的安全性好，在过充、过放、撞击等情况下不易爆燃，并且寿命长。然而其能量密度过低、体积过大。硫化物作为正极材料的优点在于储存容量大、理论上能够达到非常高的能量密度。然而其循环寿命较短，在实际应用中需要解决结构失配和多种反应产物等问题。氧化镍钴铝被广泛应用于汽车电池中，其具有良好的电导率和耐久性，但其成本较高。在现有技术中更常用的正极材料是三元正极材料，其具有更高的能量密
3、为了解决三元正极材料的不足，现有技术中通常采用对三元正极材料，例如镍钴锰酸锂进行改性的方法使其具有更优异的性能，例如在一类方法中，可以将三元正极材料放置在氧化钨的气体氛围中，通过降温使氧化钨沉积在三元正极材料的表面上，从而形成气相包覆有金属氧化钨的单晶三元正极材料。在另一类方法中，可以首先将三元正极材料的前驱体与锂源混合，然后在煅烧之后得到单晶结构的富镍三元正极材料；之后将单晶结构的富镍三元正极材料与钨源混合、烧结、冷却，从而得到钨包覆并掺杂的单晶富镍三元正极材料。
4、然而现有技术中的这些方法仅能够对单晶结构的三元正极材料进行改性，并不能对多晶结构的三元正极材料进行改性。此外，现有技术中的方法的工艺过程比较复杂，且因为氧化的钨熔点比较高(约1837℃)，获得氧化钨气体氛围需要加热到很高的温度，因此对能量消耗的依赖较高，大规模工业化生产时成本较高。在采用二次烧结工艺的方法中，在第二次烧结时加入钨源，对三元正极材料的电化学性能改善并不明显。因此，需要开发一种用于锂离子二次电池的正极材料及其制备方法以改善现有技术中的不足。
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二次电池的正极材料及其制备方法，以解决现有技术中的方法不能有效地对三元正极材料进行改性，从而获得期望的电性能和力学性能。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于锂离子二次电池的正极材料，包括：三元正极材料的多晶颗粒，包含多个一次颗粒；以及改性材料，位于多晶颗粒的表面和/或一次颗粒间的晶界界面上，改性材料包含正5价或正6价的过渡金属的氧化物。
3、进一步地，在上述正极材料中，改性材料包含氧化钨，氧化铌或氧化钼。
4、进一步地，在上述正极材料中，一次颗粒具有400nm以下的粒径。
5、进一步地，在上述正极材料中，一次颗粒的平均粒径在250nm至350nm的范围内。
6、进一步地，在上述正极材料中，三元正极材料具有化学通式linixcoymn1-x-yo2，其中0.8≤x<1，0<y<1且0<x+y<1；优选地0.9≤x<1，0<y<1且0<x+y<1。
7、进一步地，在上述正极材料中，改性材料的掺杂深度在0nm至20nm的范围内。
8、进一步地，在上述正极材料中，基于正极材料的总原子数，正极材料中过渡金属的掺杂量在0.25原子％至2.1原子％的范围内。
9、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制备用于锂离子二次电池的正极材料的方法，包括以下步骤：步骤s1，使锂源、三元正极材料前驱体与改性材料进行一次烧结，其中改性材料包含正5价或正6价的过渡金属的氧化物；步骤s2，对一次烧结后产物进行研磨，并对研磨产物进行二次烧结，其中一次烧结的温度低于二次烧结温度。
10、进一步地，在上述方法中，三元正极材料前驱体为[nixcoymn1-x-y](oh)2，其中0.8≤x<1，0<y<1且0<x+y<1；优选地0.9≤x<1，0<y<1且0<x+y<1。
11、进一步地，在上述方法中，改性材料包含氧化钨，氧化铌或氧化钼。
12、进一步地，在上述方法中，三元正极材料前驱体与改性材料的摩尔比在100:0.25至100:2.0的范围内。
13、进一步地，在上述方法中，，一次烧结在450℃至600℃的温度范围内进行4至7小时，在一次烧结过程中以80ml/min至150ml/min的流量通入氧气。
14、进一步地，在上述方法中，二次烧结在700℃至800℃的温度范围内进行12至20小时，在二次烧结过程中以80ml/min至150ml/min的流量通入氧气。
15、进一步地，在上述方法中，锂源包括氢氧化锂或碳酸锂。
16、进一步地，在上述方法中，三元正极材料前驱体与锂源的摩尔比在1:1至1:1.2的范围内。
17、通过本专利技术的用于锂离子二次电池的正极材料及其制备方法，避免了循环过程中二次颗粒的开裂问题，从而有效提高了三元正极材料的机械强度和结构稳定性，同时显著提升了三元正极材料的高温循环稳定性并且有效降低了由其制备的锂离子二次电池在循环过程中的阻抗增长。
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1.一种用于锂离子二次电池的正极材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述改性材料包含氧化钨，氧化铌或氧化钼。
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述一次颗粒具有400nm以下的粒径。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述一次颗粒的平均粒径在250nm至350nm的范围内。
5.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述三元正极材料具有化学通式LiNixCoyMn1-x-yO2，其中0.8≤x<1，0<y<1且0<x+y<1；优选地0.9≤x<1，0<y<1且0<x+y<1。
6.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述改性材料的掺杂深度在0nm至20nm的范围内。
7.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，基于所述正极材料的总原子数，所述正极材料中过渡金属的掺杂量在0.25原子％至2.1原子％的范围内。
8.一种制备用于锂离子二次电池的正极材料的方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述三元正极材料前驱体为[NixCoyMn1-x-y](OH)2，其中0.8≤x<1，0<y<1且0<x+y<1；优选地0.9≤x<1，0<y<1且0<x+y<1。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述改性材料包含氧化钨，氧化铌或氧化钼。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述三元正极材料前驱体与所述改性材料的摩尔比在100:0.25至100:2.0的范围内。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述一次烧结在450℃至600℃的温度范围内进行4至7小时，在所述一次烧结过程中以80ml/min至150ml/min的流量通入氧气。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述二次烧结在700℃至800℃的温度范围内进行12至20小时，在所述二次烧结过程中以80ml/min至150ml/min的流量通入氧气。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述锂源包括氢氧化锂或碳酸锂。
15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述三元正极材料前驱体与所述锂源的摩尔比在1:1至1:1.2的范围内。
...【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子二次电池的正极材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述改性材料包含氧化钨，氧化铌或氧化钼。
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述一次颗粒具有400nm以下的粒径。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述一次颗粒的平均粒径在250nm至350nm的范围内。
5.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述三元正极材料具有化学通式linixcoymn1-x-yo2，其中0.8≤x<1，0<y<1且0<x+y<1；优选地0.9≤x<1，0<y<1且0<x+y<1。
6.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述改性材料的掺杂深度在0nm至20nm的范围内。
7.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，基于所述正极材料的总原子数，所述正极材料中过渡金属的掺杂量在0.25原子％至2.1原子％的范围内。
8.一种制备用于锂离子二次电池的正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，张晓振，李益孝，李于利，王丽，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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