正极材料及其制备方法、含正极材料的锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及锂电池加工领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、含正极材料 的锂离子电池。
【背景技术】
[0002] 随着手机、数码相机、笔记本电脑等便携式电子设备的日益小型化、轻薄化，市场 对锂离子电池的能量密度、安全性能、循环寿命的要求也不断提高。
[0003] 锂离子电池一般包括：正极片、负极片、间隔与正负极片之间的隔离膜，以及电解 液，其中正极片包括正集流体和分布在正极集流体上的正极材料，负极片包括负集流体和 分布在负集流体上的负极材料。目前，常用的锂离子电池正极材料有LiC〇02、LiNiC 〇02、 LiMn2O4和LiNiCoMnO^。但是，上述正极材料都有各自的缺点：LiCoO 2充电电压超过4. 2V 后结构不稳定，安全性变差；LiNiCoO2的结构不稳定，对电解液具有极强的氧化性；LiMn 204的高温性能不好。LiNiCoMnO2的结构不稳定，高温存储性能不好。因此需要对这些正极材 料进行改性处理。
[0004] 现有技术已揭示了多种表面包覆正极材料及其制备方法，如，美国专利 US7, 445, 871揭示了通过液相法制备包覆材料，然后将干燥后的包覆材料与正极材料混合 烧结，形成表面包覆正极材料。但是，上述方法制备表面包覆正极材料时，包覆材料不能均 匀包覆于正极材料的表面，影响锂离子电池的能量密度、安全性、和充放电循环稳定性。又 如中国发明专利申请CN200310122880. 1揭示了将正极材料、金属化合物和锂化合物一起 加入溶剂中形成类溶胶，然后烘干焙烧得到表面包覆LiMeO2的正极材料。但是上述方法的 过程难以控制，所得到的产品一致性无法保证。再如中国发明专利申请CN200510034893. 2 则采用有机溶胶法对LiCoO2表面进行包覆，虽然能够得到表面均匀包覆的正极材料，但是 过程控制复杂且所用到的钛酸酯、硅酸脂等材料价格昂贵，不利于提升锂离子电池的性价 比。
[0005] 因此，目前还没有一种综合性能较为优异的正极材料。
【发明内容】
[0006] 本申请提供了一种综合性能较为优异正极材料及其制备方法、含正极材料的锂离 子电池。
[0007] 根据本申请的第一方面所提供的一种正极材料，包括含锂正极材料以及氧化铟包 覆层，所述氧化铟包覆层包覆在所述含锂正极材料的表面。
[0008] 优选地，所述含锂正极材料为LiCo02、LiNi02、LiNi xCo1丸或LiNi ,CoyM1 x y02，其 中，M 为 Μη、Al、Mg、Ga、Ca、Fe 或稀土元素，且 0〈x〈l, 0〈y〈l, 0〈x+y〈l。
[0009] 优选地，所述氧化铟包覆层在所述正极材料中的重量百分含量为0. 01% _5%。
[0010] 根据本申请的第二方面所提供的上述正极材料的制备方法，包括下列步骤：
[0011] (1)向溶解有碱性物质的溶液中加入铟的可溶性盐并搅拌，形成溶胶；
[0012] (2)向所述溶胶中加入含锂正极材料并搅拌，使所生成的沉淀物均匀沉淀吸附于 所述含锂正极材料的表面；
[0013] (3)去除液体，获得吸附有沉淀物的含锂正极材料固体；
[0014] (4)焙烧所述吸附有沉淀物的含锂正极材料固体，形成表面包覆氧化铟的锂离子 电池正极材料。
[0015] 优选地，步骤（1)中，铟的可溶性盐为In2(NO3) 3或InCl 3。
[0016] 优选地，步骤（1)中，所述溶液的溶剂为水以及能与水混合的有机溶剂中的至少 一种。
[0017] 优选地，所述能与水混合的有机溶剂为醇类或酮类中的至少一种。
[0018] 优选地，步骤（1)中，所述碱性物质为易溶性碱、易溶性的铵盐类强碱弱酸铵盐以 及易溶性的碱金属类强碱弱酸盐中的至少一种。
[0019] 优选地，步骤（1)中，所述碱性物质在0_60°C温度下溶解于溶剂中形成所述溶液。
[0020] 优选地，步骤（1)中，所述碱性物质与所述铟的可溶性盐的摩尔比为1:1-10:1。
[0021] 优选地，步骤（2)中，所述沉淀吸附时间为1-20小时，温度为30-60°C。
[0022] 优选地，步骤（2)中，所述含锂正极材料为LiCo02、LiNi02、LiNi xCo1 x02或 LiNixCoyM1 x y02,其中，M 为 Μη、Al、Mg、Ga、Ca、Fe 或稀土元素，且 0〈x〈l，0〈y〈l，0〈x+y〈l。
[0023] 优选地，步骤（3)具体包括：
[0024] (3. 1)静置，使固体形成下层沉淀物质；
[0025] (3. 2)移除上层清液，保留下层沉淀物质；
[0026] (3. 3)对下层沉淀物质进行烘干，获得所述吸附有沉淀物的含锂正极材料固体。
[0027] 优选地，步骤（3. 3)中，所述烘干温度为60-200 °C。
[0028] 优选地，步骤（4)中，所述焙烧温度为400-1000°C，焙烧时间为3-12小时。
[0029] 优选地，步骤（4)中，氧化铟在所述表面包覆氧化铟的锂离子电池正极材料中的 重量百分含量为〇. 01 % _5 %。
[0030] 根据本申请的第三方面所提供的一种锂离子电池，包括负极、电解液、隔离膜以及 正极，所述正极的正极材料为上述的正极材料。
[0031] 本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
[0032] 本申请所提供的正极材料可以在不损失材料比容量的前提下有效提高正极材料 的稳定性，包覆后的氧化铟可以阻隔高电位阴极氧化电解液，从而阻止正极材料与电解液 发生副反应，并且相比氧化铝等其它惰性包覆材料，氧化铟的电子导电性更优。
[0033] 并且，由于正极材料表面包覆氧化铟后能够抑制正极材料与电解液的接触，有效 的改善了活性材料表面形态，减少表面的活性位点；同时包覆氧化铟后In-O键的键能较正 极材料表面金属与氧的要大，从而在高温条件下，被包覆的正极材料稳定，同时弱化了部分 Li-O键的作用，因此采用本申请所提供的正极材料的锂离子电池在高电压下的放电比容 量、循环性能和安全性能都有显著提高。
[0034] 本申请所提供的正极材料的制备方法操作简易、成本低廉、安全可靠。
[0035] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本 申请。
【附图说明】
[0036] 图1为本申请实施例所提供的改性正极材料表面包覆氧化铟前后的SEM图。
[0037] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施 例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
【具体实施方式】
[0038] 下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
[0039] 首先对本申请中的正极材料及其制备方法进行整体描述。本申请的正极材料的制 备方法包括下列步骤：
[0040] (1)向溶解有碱性物质的溶液中加入铟的可溶性盐并搅拌，形成溶胶；
[0041] (2)向溶胶中加入含锂正极材料并搅拌，使所生成的沉淀物均匀沉淀吸附于所述 含锂正极材料的表面；
[0042] (3)去除液体，获得吸附有沉淀物的含锂正极材料固体；
[0043] (4)焙烧吸附有沉淀物的含锂正极材料固体，形成表面包覆氧化铟的锂离子电池 正极材料。
[0044] 在步骤⑴中，铟的可溶性盐的种类可以选择In2(NO3) 3或InCl 3，在操作时一般以 水合物的形式加入。为了能够使更为反应顺利进行，溶液的溶剂可选自水、能与水混合的有 机溶剂，例如醇类（如乙醇）或酮类（如丙酮）或二者的混合物等，又或者采用水与1-2倍 体积的有机溶剂混合而成的混合溶剂均可。碱性物质可以在易溶性碱（例如NaOH)、易溶性 的铵盐类强碱弱酸铵盐（例如NH4HCO3)以及易溶性的碱金属类强碱弱酸盐（例如NaHCO 3) 中进行选择，可以则一使用，也可以混合使用。在配置溶液时，这些碱性物质优选在0_60°C 温度条件下溶解于溶剂中，一般可选择25°C室温条件。加入铟的可溶性盐时，碱性物质与可 溶性盐的摩尔比在1:1-10:1的范围内时能够达到最佳效果。
[0045] 在步骤（2)中，沉淀吸附可在30_60°C的温度条件下沉淀1-20小时，优选沉淀2-4 小时。本方法所能够加入的含锂正极材料种类多样，例如LiC〇02、LiNi02、LiNi xCo1 X02S LiNixCoyM1 x y02,其中，M 为 Μη、Al、Mg、Ga、Ca、Fe 或稀土元素，且 0〈x〈l，0〈y〈l，0〈x+y〈l。
[0046] 对于步骤（3)，可以通过多种方法实现，本申请中提供一种较为经济、便捷的实现 方法，具体包括下列步骤：
[0047] (3. 1)静置，使固体形成下层沉淀物质；
[0048] (3. 2)移除上层清液，保留下层沉淀物质；
[0049] (3. 3)对下层沉淀物质进行烘干，获得吸附有沉淀物的含锂正极材料固体；针对 本方法的工艺条件，本步骤可在60-200°C温度条件下持续8-24小时完成烘干过