锂离子电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池正极材料，其包括：多个富锂正极材料颗粒，其中，每个富锂正极材料颗粒表面均匀包覆一层纳米化合物，且该锂离子电池正极材料的振实密度大于2.0g/cm3。该锂离子电池正极材料的制备方法包括以下步骤：将富锂正极材料和纳米化合物混合得到一混合粉体；以及通过一容器内壁与一压头曲面周期性挤压和剪切该混合粉体，使纳米化合物均匀包覆于富锂正极材料表面。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料，其包括：多个富锂正极材料颗粒，其中，每个富锂正极材料颗粒表面均匀包覆一层纳米化合物，且该锂离子电池正极材料的振实密度大于2.0g/cm3。该锂离子电池正极材料的制备方法包括以下步骤：将富锂正极材料和纳米化合物混合得到一混合粉体；以及通过一容器内壁与一压头曲面周期性挤压和剪切该混合粉体，使纳米化合物均匀包覆于富锂正极材料表面。【专利说明】
本专利技术涉及一种，尤其，涉及一种对富锂正极材料及对其进行包覆的方法。
技术介绍
富锂正极材料(化学式:xLi2Mn03 (l_x)LiMO2)具有与钴酸锂(化学式:LiCo02)相似的层状结构，同属Q-NaFeO2结构，六方晶系，R_3m空间群。富锂正极材料的化学式也可写作Li 02(M=N1、Co、Mn、Cr、Fe等)。由于富锂正极材料主要以过度金属元素锰(Mn)为主，而金属元素锰资源丰富，价格低廉，且对环境友好，因此，富锂正极材料具有广阔的发展前景。富锂正极材料具有较高的比容量(高于250mAh/g)，但存在较为明显的缺陷，如倍率性能较差，循环性能较差。为克服这些缺陷，研究人员通过包覆的方法来改善富锂正极材料性能。目前，富锂正极材料的包覆材料一般为C、Al203、Ce02、Zr02、Si02、Zn0、AlP04或MnO2等，包覆方式主要为球磨、液相包覆、水热法等。然而，液相包覆和水热法包覆工艺复杂，且烧结时对于材料与包覆层内外需要不同气氛，实施较为困难。虽然球磨包覆容易实现，但其包覆的均匀性不足，导致富锂正极材料的振实密度低，且比表面积大。因此，现有的包覆方法离生产应用还存在较大差距。
技术实现思路
因此，确有必要提供一种既工艺简单，又可以对富锂正极材料进行均匀包覆的锂离子电池正极材料的制备方法，且该方法制备的富锂正极材料的振实密度较高，比表面积较小。一种锂离子电池正极材料，其包括:多个富锂正极材料颗粒，其中，每个富锂正极材料颗粒表面均匀包覆一层纳米化合物，且该锂离子电池正极材料的振实密度大于2.0g/3cm ο一种锂离子电池正极材料的制备方法，其包括以下步骤:将富锂正极材料和纳米化合物混合得到一混合粉体；以及通过一容器内壁与一压头曲面周期性挤压和剪切该混合粉体，使纳米化合物均匀包覆于富锂正极材料表面。与现有技术相比较，本专利技术提供的锂离子电池正极材料的制备方法通过容器内壁与压头曲面周期性高速挤压和剪切该混合粉体，使纳米化合物均匀包覆于富锂正极材料的表面，该方法不仅对富锂正极材料的包覆均匀，而且工艺简单，成本低廉。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例采用的机械融合装置的结构示意图。图2为本专利技术比较实施例提供的样品I的扫描电镜照片。图3为本专利技术比较实施例提供的样品2的扫描电镜照片。图4为本专利技术比较实施例提供的样品3的扫描电镜照片。图5为本专利技术比较实施例提供的样品I的充放电曲线。图6为本专利技术比较实施例提供的样品2的充放电曲线。图7为本专利技术比较实施例提供的样品3的充放电曲线。图8为本专利技术比较实施例提供的样品1-3的充放循环性能曲线。主要元件符号说明 ?械融合装置| 10容器_12内壁M压头14曲面140 混合粉体富锂正极材M纳米化合物 1162 如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本专利技术。【具体实施方式】以下将结合附图详细说明本专利技术提供的锂离子电池正极材料的制备方法及采用该方法制备的锂离子电池正极材料。请参见图1，本专利技术实施例提供的锂离子电池正极材料的制备方法包括以下步骤: 步骤一，将富锂正极材料160和纳米化合物162按照一定比例进行混合得到一混合粉体16。所述富锂正极材料160为球形或类球形粉体材料，其直径为几微米到几十微米。所述纳米化合物162为纳米粉体。所述纳米化合物162占混合粉体16的质量百分比为0.5%-30%。所述富锂正极材料 160 的化学通式为:xLi2Mn03 (l_x)LiMO2(M=N1、Co、Mn、Cr、或 Fe 等)。所述纳米化合物 162 可以为 C、Ce02、ZrO2, Si02、Zn。、AlPO4' Al2O3' MnO2、或LixMPO4 (M=N1、Mn、Fe、Co, x=0.9-1.2)等。优先地，所述纳米化合物 162 为 MnO2, Al203、LixMPO4(M=N1、Mn、Fe、Co, x=0.9-1.2)。更优先地，所述纳米化合物 162 为 LixNiPO4 或LixCoP04。所述纳米化合物162优先采用平台电压高于4.8V的材料，从而减少在高电压下富锂正极材料160与电解液的反应。步骤二，通过一容器内壁120与压头曲面140周期性高速挤压和剪切该混合粉体16，使纳米化合物162均匀包覆于富锂正极材料160表面。如图1所示，本专利技术实施例提供一机械融合装置10，该机械融合装置10包括一容器12以及一设置于该容器12内的压头14。所述容器12为一圆筒形，其具有一圆弧形内壁120。所述压头14具有一曲面140。所述压头曲面140与容器内壁120靠近且间隔设置，且该容器内壁120与所述压头曲面140具有不同曲率。该机械融合装置10工作时，将该混合粉体16放置于容器12内，保持所述压头14固定不动，使所述容器12围绕所述压头14旋转，从而使得所述容器内壁120与所述压头曲面140之间产生相对运动。此时，放置于容器12中的混合粉体16在离心力作用下被安全地挤压在容器内壁120上，并由于摩擦力而随容器12 —起旋转。当混合粉体16夹在所述容器内壁120与所述压头曲面140之间时，该混合粉体16承受强烈的挤压力和剪切力。随着容器12不断旋转，该混合粉体16在所述容器内壁120与所述压头曲面140之间往复，并在周期性高速挤压和剪切下。所述混合粉体16在高速挤压和剪切作用下，诱使富锂正极材料160和所述纳米化合物162发生机械-化学反应，将纳米化合物162有序融合到富锂正极材料160表面。该包覆方法快速简单，精确到几微米，且使混合粉体16的颗粒形状球形化，提高锂离子电池正极材料的颗粒流动性和堆积密度。所述容器12的旋转速度可以为100转/分钟~2500转/分钟，如500转/分钟、或1000转/分钟。所述通过容器内壁120与压头曲面140周期性高速挤压和剪切该混合粉体16的时间可以为5分钟小时。本专利技术实施例进一步提供一种锂离子电池正极材料，其包括:多个富锂正极材料颗粒，其中，每个富锂正极材料颗粒表面均匀包覆一层纳米化合物，且该锂离子电池正极材料的振实密度大于2.2，比表面积小于1.5。所述富锂正极材料的化学通式为:XLi2MnO3 (1-x) LiMO2 (M=N1、Co、Mn、Cr、或 Fe);所述纳米化合物为 C、Ce02、Zr02、Si02、Zn0、Α1Ρ04、Α1203、Μη02、或 LixMP04(M=N1、Mn、Fe、Co，x=0.9-1.2)。所述纳米化合物占锂离子电池正极材料的质量百分比为0.5%-30%。本实施例中，分别对未包覆的富锂正极材料160、采用本专利技术方法包覆的富锂正极材料160以及采用现有的球磨法包覆的富锂正极材料160进行比较测试。所述富锂正极材料 160 为 Li1.2Ni0.2Mn0.602，所述纳米化合物 162 均为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池正极材料，其包括：多个富锂正极材料颗粒，其特征在于，每个富锂正极材料颗粒表面均匀包覆一层纳米化合物，且该锂离子电池正极材料的振实密度大于2.2?g/cm3。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林建雄，宋阜，谢能建，杨金洪，钱文连，李建军，王莉，何向明，高剑，
申请(专利权)人：厦门钨业股份有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：