(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 103682356 A (43)申请公布日 2014.03.26 |
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(21)申请号 CN201210346551.4
(22)申请日 2012.09.18
(71)申请人 华为技术有限公司
地址 518129 广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼
(72)发明人 叶海林 张光辉
(74)专利代理机构 广州三环专利代理有限公司
代理人 郝传鑫
(51)Int.CI
H01M4/62
H01M4/131
H01M4/1391
(54)发明名称
(57)摘要
本发明实施例提供了一种锂离子电池正极材料，包括正极活性材料和包覆在正极活性材料表面的快离子导体层以及导电聚合物层，快离子导体层的组成成分为石榴石结构的快离子导体Li | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，包括正极活性材料和包覆在所 述正极活性材料表面的快离子导体层以及导电聚合物层，所述导电聚合物层包 覆在所述快离子导体层表面，所述快离子导体层的组成成分为石榴石结构的快 离子导体Li<sub>5+x+y</sub>N<sub>3-x</sub>M<sub>2-y</sub>O<sub>12</sub>，其中，N为La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，Fe，Mo和 Y中的一种或几种；M为Ta，Nb和V中的一种或几种；0≤x≤2，0≤y≤1。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述导电 聚合物层的材料为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚氧化乙烯中的一种或几种，或 由两种或两种以上上述聚合物的单体形成的共聚物。
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述快离 子导体层的厚度为5～2500nm。
4.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极 活性材料、快离子导体层和导电聚合物层的质量比为(80~99.8):(0.2～10): (0~10)。
5.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极 活性材料为LiCoO<sub>2</sub>、LiNiO<sub>2</sub>、LiNi<sub>0.5</sub>Mn<sub>1.5</sub>O<sub>4</sub>和LiM<sub>x</sub>Ni<sub>y</sub>CozO<sub>2</sub>中的一种或几种， 其中，M选自Al，Mn，Cu，Mg和Fe中的一种或几种，x+y+z=1。
6.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将包覆原料锂源、N源、M源和待包覆的正极活性材料在去离子水中 搅拌分散均匀，制成前驱体浆料；
所述包覆原料锂源为：氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、氯化锂和醋酸锂中的一
种或几种；
所述N源、M源为分别含N、M的氧化物、硝酸盐、氯化物和氢氧化物中 的一种或几种；
所述N为La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，Fe，Mo和Y中的一种或几种；所述 M为Ta、Nb和V的一种或几中；
(2)将得到的所述前驱体浆料进行焙烧，得到所述包覆有快离子导体层的 锂离子电池正极材料；
所述快离子导体层的组成成分为石榴石结构的快离子导体 Li<sub>5+x+y</sub>N<sub>3-x</sub>M<sub>2-y</sub>O<sub>12</sub>，其中，N为La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，Fe，Mo和Y中的一 种或几种；M为Ta，Nb和V中的一种或几种；0≤x≤2，0≤y≤1；
(3)将上述包覆有快离子导体层的锂离子电池正极材料加入到质子酸中搅 拌，加入导电聚合物单体，加入氧化剂，在惰性气体保护下，-5～25℃的温度下， 持续搅拌反应
2～12小时后，停止搅拌，过滤，洗涤，干燥，得到锂离子电池 正极材料，所述锂离子电池正极材料包括所述正极活性材料和包覆在所述正极 活性材料表面的所述快离子导体层以及导电聚合物层，所述导电聚合物层包覆 在所述快离子导体层表面。
7.如权利要求6所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于， 所述焙烧时以4～10℃/min的升温速度升温到600～900℃，保温3～12小时后 随炉冷却。
8.如权利要求6所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于， 所述质子酸为盐酸、硫酸、高氯酸、磷酸、硝酸、对甲基苯磺酸或十二烷基苯 磺酸，所述质子酸的浓度为0.1～2mol/L。
9.如权利要求6所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于， 所述导电聚合物单体为苯胺、吡咯、噻吩和氧化乙烯中的一种或几种；所述导 电聚合物单体与所述质子酸的摩尔比为1∶1～1∶10。
10.如权利要求6所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于， 所述氧化剂为过硫酸铵、高氯酸钾或三氯化铁；所述氧化剂与所述导电聚合物 单体的摩尔比为0.25:1～2:1。
说 明 书
<p>技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种锂离子电池正极材料及其制 备方法。
背景技术
在众多的电池产品中，锂离子电池由于具有质量轻、体积小、工作电压高、 能量密度高、输出功率大、充电效率高、无记忆效应、循环寿命长等优点受到 人们的密切关注，在手机、笔记本电脑等领域得到了广泛的应用。
近年来，由于移动设备及通讯设备性能的不断提高，对锂离子电池的能量密 度、循环寿命、大电流输出输入性能等提出了更高的要求，而目前商业化的含 锂过渡金属氧化物正极材料实际使用比容量仅为理论比容量的二分之一左右， 这主要因为此正极材料在充放电电压范围3.0～4.2V循环时，性能才是相对稳定 的，而如果提高充电电压(如4.4V以上)，可以显著提高材料的比能量，但是 此时材料的循环性能明显衰减，导致衰减的主
要因素为：(1)在高电压充电状 态下，正极材料中具有活性的过渡金属离子会离开材料本体，进入电解液，正 极材料中的活性成分逐渐减少，循环性能逐渐衰减；(2)目前使用的电解液含 有微量水时通常呈酸性，正极材料表面会与的电解液发生缓慢作用，使正极材 料性能逐渐衰减。
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