一种包覆改性的正极材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂离子电池领域，具体地，涉及锂离子电池正极材料，特别地，涉及一种包覆改性的正极材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]锂离子电池是一种新型的二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
[0003]锂离子电池具有比容量高、电压高和安全性好等优点，并广泛应用于便携式电子产品。随着市场对锂离子电池正极材料的需求日益增加，对正极材料电化学容量、快充性能、循环性能和安全性能等方面的要求也越来越高。
[0004]目前，最常用的锂离子电池正极材料为层状LiCoO2，而其研宄方向主要为高电压和高压实，同时兼顾倍率性能和安全性能。在高的充电电压条件下，一方面正极材料与电解液容易发生反应，造成安全事故；另一方面也会造成正极材料自身结构被破坏。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研宄，结果发现:在由LiCcvxMxO2所示的基体上，包覆金属氧化物，得到一种包覆改性的正极材料。
[0006]本发明的目的在于提供一种包覆改性的正极材料，该正极材料包括基体和包覆层，其中，
[0007]所述基体由下述式I所示:
[0008]LiCcvxMxO2
[0009]式I
[0010]其中，X的取值为O彡X彡0.3，当X不为O时，所述M为Mg、Al、Mn、N1、Ca、Zr、Cr、T1、Cu、Zn、Y、Ce、Mo、Nb、V、P 和 F 中的一种或多种，
[0011]所述包覆层为金属氧化物中的一种或多种。
[0012]本发明的另一目的在于提供一种制备上述包覆改性的正极材料的的方法，该方法包括以下步骤:
[0013](I)基体的制备
[0014](1.1)将钴源、锂源和含M的化合物混合，然后将混合物料在在500?1100°C下烧结3?20h ；
[0015](1.2)将步骤(1.1)中烧结后的混合物料依次经过粉碎，过筛后得到所述基体。
[0016](2)包覆改性的正极材料的制备
[0017](2.1)将金属氧化物加入到溶剂中形成A液，
[0018](2.2)将所述基体加入到A液中，然后依次进行干燥，过筛和烧结，得到所述包覆改性的正极材料。
[0019]本发明的再一目的在于提供由本发明公开的一种包覆改性的正极材料用于锂离子电池的正极材料的用途。
[0020]由本发明提供的包覆改性的正极材料，该正极材料结构稳定、安全性能好、比容量高，具有优异的快充性能。
【附图说明】
[0021]图1示出对比例I和实施例1中所制备得到的正极材料的XRD谱图；
[0022]图2示出对比例I中所制备得到的正极材料的扫描电子显微镜照片；
[0023]图3示出实施例1中所制备得到的包覆改性的正极材料的扫描电子显微镜照片；
[0024]图4示出对比例I和实施例1中所得的正极材料的电化学测试图。
【具体实施方式】
[0025]下面对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0026]根据本发明的一方面，提供一种包覆改性的正极材料，该正极材料包括基体和包覆层，其中，所述包覆层在所述基体的表面。
[0027]在上述正极材料中，所述基体由下述式I所示:
[0028]LiCcvxMxO2
[0029]式I
[0030]在上述基体中，所述M 为 Mg、Al、Mn、N1、Ca、Zr、Cr、T1、Cu、Zn、Y、Ce、Mo、Nb、V、P和F中的一种或多种。
[0031]在优选的实施方式中，所述M为Mg、Al、N1、Mn、Zr、T1、Cr、Nb和F中的一种或多种。
[0032]在进一步优选的实施方式中，所述M为Mg、Al、N1、Mn、Zr、Ti和Cr中的一种或多种。
[0033]在更进一步优选的实施方式中，所述M为Mg、Ni和Ti中的一种或多种。
[0034]在上述基体中，可以含有M元素，也可以不含有M元素，当不含有M元素时，X取值为0，因此，X的取值范围如下所示:0彡X彡0.3。
[0035]在上述基体中，所述X的取值范围优选为0〈x ( 0.25，进一步地，优选为0.01 ^ X ^ 0.2，更进一步地，优选为 0.05 ^ X ^ 0.15，最优选为 0.05 ^ x ^ 0.1o
[0036]在上述正极材料中，所述包覆层在所述基体的表面，特别地，所述包覆层包覆在所述基体的表面。
[0037]在上述正极材料中，所述包覆层为金属氧化物，所述金属氧化物的导电率大于所述基体的导电率。
[0038]在上述正极材料中，所述金属氧化物的导电率高于l(T3S/cm。
[0039]在上述正极材料中，所述金属氧化物的颗粒大小并没有特别地限制，可根据实际情况和实际需求进行选择。
[0040]在优选的实施方式中，所述金属氧化物为纳米颗粒，粒径为Ι-lOOnm，进一步地，优选为l_30nm，更进一步地，优选为5-lOnm。
[0041]在上述正极材料中，所述金属氧化物为导电率高于10_3S/cm的金属氧化物，优选为下述中的一种或多种:掺铝氧化锌和掺杂选自以下元素中一种或多种的二氧化锡，其中所述元素为 In、Sb、Mn、T1、Co、Ir 和 F。
[0042]在进一步优选的实施方式中，所述金属氧化物为掺铝氧化锌、氧化铟锡和掺杂Sb、Ti或Co的二氧化锡中的一种或多种。更进一步地，所述金属氧化物为掺铝氧化锌、氧化铟锡和掺杂Sb的二氧化锡中的一种或多种。
[0043]上述所提及的金属氧化物的来源并不受到具体的限制，均可商购获得，也可以自制获得，可根据实际需求和实际情况进行选择。
[0044]在上述所提及的金属氧化物中，掺杂Sb、Mn、T1、Co、Ir或F的二氧化锡分别是在二氧化锡上掺杂Sb、Mn、T1、Co、Ir或F形成的金属氧化物。其中，掺杂的比例并不受到具体的限制，可根据实际情况进行选择。
[0045]在上述正极材料中，所述包覆层与所述基体的质量比为0.01?10:100。
[0046]在优选的实施方式中，所述包覆层与所述基体的质量比为0.1?8:100。
[0047]在进一步优选的实施方式中，所述包覆层与所述基体的质量比为0.5?6:100，更进一步地，所述包覆层与所述基体的质量比为0.5?3:100。
[0048]根据本发明的另一方面，提供一种制备由本发明所提供的包覆改性的正极材料的方法，该方法包括以下两个步骤:
[0049]步骤一、基体的制备
[0050]在上述步骤一中，所述基体由下式I所示:
[0051]LiCcvxMxO2
[0052]式I
[0053]在上述式I 中，所述 M 为 Mg、Al、Mn、N1、Ca、Zr、Cr、T1、Cu、Zn、Y、Ce、Mo、Nb、V、P
和F中的一种或多种。
[0054]在上述式I中，X的取值范围如下所示:0彡X彡0.3。
[0055]在上述步骤一中，所述基体的制备方法并没有特别地限制，可根据实际需求和实际情况进行选择。
[0056]在优选的实施方式中，所述基体由包括以下两个步骤的方法制备得到:
[0057]步骤(I)、将锂源、钴源和含M的化合物混合，然后将混合物料在500?1100°C下烧结3?20h。
[0058]在上述步骤(I)中，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂和醋酸锂中的一种或多种。
[0059]在上述步骤(I)中，所述钴源为四氧化三钴、氧化亚钴、碳酸钴、草酸钴、氢氧化钴和羟基氧化钴中的一种或多种。
[0060]在上述步骤(I)中，所述含M的化合物为含M的氧化物、含M的氢氧化物、含M的羟基氧化物、含M的碳酸盐、含M的草酸盐和含M的氟化物中的一种或多种。
[0061]在上述步骤(I)中，所述11为1%、六1、]\111、祖、0&、21'、0、11、01、211、￥、06、]\10、恥、V、P 或 F。
[0062]作为含M 的氧化物的实例，具体提及:Mg0、Al203、Mn02、Ni0、Ca0、Zr02、Cr203、Ti02、CuO、ZnO, Y203、CeO2、MoO3、Nb2O5' V205、AlF3和 MgF 2等。
[0063]作为含M的氢氧化物的实例，具体提及:Mg(OH)2, Al(OH)3' Mn(OH)2, Ni (OH)2,Ca (OH)2, Zr (OH)2, Cr (OH) 3、Cu (OH)2, Zn (OH)2, Y