【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池原材料领域，具体涉及一种用于锂离子电池的高电压复合正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着个人消费类电子产品和电动汽车的快速发展，为实现更长的待机时间和续航里程，对锂离子电池提出了更高的要求：高的能量密度、长的循环寿命、好的安全性。采用高克容量、高电压正极材料，是提高电池能量密度的最有效途径。而高克容量、高电压正极材料在循环过程中，通常伴随着晶体结构的变化、过渡金属离子溶解和氧的析出，造成材料颗粒的破裂、分解、脱落，导致材料容量的快速衰减，并带来安全性问题。通常对正极材料进行表面修饰，抑制不可逆变化的产生，提高材料的结构稳定性，进而提高电池的循环寿命和安全性。
2、本专利技术通过在高电压正极材料表面进行催化材料修饰，一方面提高高电压正极材料的结构稳定性，另一方面利用还原材料吸附释放的氧，形成稳定的界面层，进一步提高材料的稳定性，缓解电池涨袋现象，进而提高电池的循环稳定性和安全性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决高电压锂离子电池的循环稳定性和安全性问题，提供一种用于锂离子电池的高电压复合正极材料及其制备方法。
2、本专利技术的构思在于：一方面在高电压正极材料的表面进行催化材料修饰，提高正极材料的结构稳定性，另一方面在催化材料表面复合还原材料，利用还原材料吸附正极材料析出的氧，形成稳定的界面层，进一步提高材料的稳定性，缓解电池涨袋现象，进而提高电池的循环稳定性和安全性。
3、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案
4、第一方面，本专利技术提供一种用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，所述复合正极材料由高电压正极材料、还原材料和催化材料组成；
5、所述的高电压正极材料包括焦磷酸铁锂材料、焦磷酸铁锰锂材料、焦磷酸锰锂材料、焦磷酸钴锂材料、锰酸锂材料、镍锰酸锂材料、钴酸锂材料、镍钴锰酸锂材料、镍钴铝酸锂材料、富锂氧化物材料中的至少一种材料；
6、所述还原材料包括单质硫、硫化锂、硫化钠、硫化钾、硫化锌、硫化镁、硫化亚铁、硫化锰、硫化钴、硫化镍、单质磷、磷化锌、磷化镁、磷化铁、磷化锰、磷化钴、磷化镍中的至少一种材料；
7、所述的催化材料包括氧化亚铁、氧化锰、氧化钴、氧化镍、碳纳米管、石墨烯中的至少一种材料；
8、所述高电压正极材料、还原材料、催化材料的摩尔份数分别为95～99份、0.01～5份、0.01～1份；
9、具体包括如下步骤：
10、步骤一：将高电压正极材料与催化材料按所述比例混合均匀后，在惰性气体气氛下，经300～600℃热处理后，得到复合材料s1；
11、步骤二：在复合材料s1中按所述比例加入还原材料，混合均匀，惰性气体气氛下，经100～300℃热处理，得到用于锂离子电池的高电压复合正极材料。
12、优选地，所述惰性气体为氮气或氩气。
13、优选地，所述步骤一、步骤二的热处理时长为0.5～10h。
14、优选地，所述镍钴锰酸锂材料包括lini0.90co0.05mn0.05o2。
15、优选地，所述富锂氧化物包括富锂锰基材料。
16、进一步地，所述富锂锰基材料包括li1.3ni0.15co0.2mn0.65o2.3。
17、第二方面，本专利技术提供一种高电压复合正极材料，采用第一方面所述方法制备。
18、优选地，所述复合正极材料的结构为：高电压正极材料处于复合正极材料内部，还原材料和催化材料包覆附着于高电压正极材料外部。
19、进一步地，还原材料和催化材料的包覆厚度为1～10nm。
20、第三方面，本专利技术提供一种第二方面所述高电压复合正极材料用于锂离子电池制备的用途，所述复合正极材料用于制备锂离子电池的正极。
21、本专利技术的有益效果：该方法制备了用于锂离子电池的高电压复合正极材料，具有以下优点：
22、(1)在正极材料的表面进行催化材料修饰，可以提高高电压下正极材料的结构稳定性；
23、(2)在催化材料表面引入还原材料，原位固定正极材料高压下产生的游离氧，形成稳定的界面层，缓解电池涨袋现象，进一步提高电池的循环稳定性和安全性；
24、(3)制备的用于锂离子电池的高电压复合正极材料，制备工艺流程简单，生产成本低，易于工业化生产推广；
25、(4)制备的用于锂离子电池的高电压复合正极材料，对现有锂离子电池制备工艺适应性好，不需大的改动，易于推广。
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1.一种用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述复合正极材料由高电压正极材料、还原材料和催化材料组成；
2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气。
3.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一、步骤二的热处理时长为0.5～10h。
4.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰酸锂材料包括LiNi0.90Co0.05Mn0.05O2。
5.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述富锂氧化物包括富锂锰基材料。
6.根据权利要求5所述的用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述富锂锰基材料包括Li1.3Ni0.15Co0.2Mn0.65O2.3。
7.一种高电压复合正极材料，采用权利要求1～6中任意一项所述方法制备。
8.根据权利要求7所述的高电压复合正极材料，
9.根据权利要求8所述的高电压复合正极材料，其特征在于，还原材料和催化材料的包覆厚度为1～10nm。
10.一种权利要求7～9中任意一项所述高电压复合正极材料用于锂离子电池制备的用途，其特征在于，所述复合正极材料用于制备锂离子电池的正极。
...【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述复合正极材料由高电压正极材料、还原材料和催化材料组成；
2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气。
3.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一、步骤二的热处理时长为0.5～10h。
4.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰酸锂材料包括lini0.90co0.05mn0.05o2。
5.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高电压复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述富锂氧化物包括富锂锰基材料。
...【专利技术属性】
技术研发人员：王跃，邱景义，李萌，祝夏雨，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院防化研究院，
类型：发明
国别省市：
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