【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰離子電池，具體涉及一種用于鋰離子電池的復合正極材料及其制備方法。
技術介紹
1、隨著個人消費類電子產品和電動汽車的快速發展，為實現更長的待機時間和續航里程，對鋰離子電池提出了更高的要求：高的能量密度、長的循環壽命、好的安全性。為提高電池的能量密度，普遍采用高克容量正極材料和負極材料。高克容量的正極材料在循環過程中，通常伴隨著晶體結構的變化和過渡金屬離子的析出，造成材料顆粒的破裂、分解、脫落，導致材料容量的快速衰減，通常對正極材料進行表面修飾，抑制不可逆變化的產生，提高材料的結構穩定性，進而提高電池的循環壽命和安全性。目前，高能量密度鋰離子電池多采用硅基負極材料，但硅基負極在充放電時，由于sei膜的形成，首次不可逆容量在20％以上，嚴重降低電池的能量密度，因此科研人員通過補鋰技術，補償首次充電過程的鋰損失，提高鋰離子電池的能量密度和循環壽命。
2、對正極材料的表面修飾，通常采用離子摻雜和表面包覆來實現。補鋰技術分為負極補鋰和正極補鋰。負極補鋰材料在空氣中極不穩定，且補鋰技術復雜，對環境要求苛刻，需要大幅改動現有生產線，短期內難以推廣應用。正極補鋰材料多為富鋰化合物，相對較為穩定，且補鋰技術簡單，對現有電池制備工藝改變不大，更易于實現。常用的正極補鋰劑多為富鋰材料，在li+脫出的同時，伴隨著游離o的析出，造成電池漲袋，帶來電池容量的衰減和一系列安全性問題。
3、因此，有必要開發一種鋰離子電池的復合正極材料，克服以上技術問題。
技術實現思路
1、本
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：
3、第一方面，本專利技術提供一種用于鋰離子電池的復合正極材料，所述復合正極材料包括正極基體材料、補鋰材料和催化材料；
4、所述正極基體材料包含磷酸鐵鋰材料、磷酸鐵錳鋰材料、磷酸鈷鋰材料、錳酸鋰材料、鎳錳酸鋰材料、鈷酸鋰材料、鎳鈷錳酸鋰材料、鎳鈷鋁酸鋰材料、富鋰氧化物材料中的至少一種材料；
5、所述的補鋰材料包含硅酸富鋰材料、鐵酸富鋰材料、鈮酸富鋰材料、鋯酸富鋰材料、鎳酸富鋰材料中的至少一種材料；
6、所述的催化材料包含氧化鐵、氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、硫化鐵、硫化錳、硫化鈷、硫化鎳、磷化鐵、磷化錳、磷化鈷、磷化鎳、單質硫、單質磷、石墨烯、碳納米管中的至少一種材料；
7、所述復合正極材料中，正極基體材料、補鋰材料、催化材料的摩爾份數分別為80～98份、0.01～19份、0.001～1份；
8、正極基體材料處于復合正極材料內部，補鋰材料和催化材料包覆于正極基體材料外部。
9、優選地，所述復合正極材料顆粒粒徑為1～20μm，補鋰材料和催化材料的包覆厚度為1～30nm。
10、優選地，所述正極基體材料為鎳鈷錳酸鋰材料，補鋰材料為硅酸富鋰材料，催化材料為硫化鐵和氧化鐵混合物。
11、優選地，所述正極基體材料為鈷酸鋰材料，補鋰材料為鐵酸富鋰材料，催化材料為磷、和磷化鈷混合物。
12、第二方面，本專利技術提供一種第一方面所述用于鋰離子電池的復合正極材料制備方法，具體步驟如下：
13、s1正極基體材料與補鋰材料復合材料的制備
14、將正極基體材料前驅體與補鋰材料前驅體按比例混合均勻，使補鋰材料前驅體包覆于正極基體材料前驅體表面；加入鋰源，經500～1000℃熱處理，得到正極基體材料與補鋰材料的復合材料m1；
15、正極基體材料前驅體為磷酸鐵、磷酸鐵錳、磷酸鈷、氧化錳、鎳錳氧化物、氧化鈷、鎳鈷錳氧化物、鎳鈷鋁氧化物、富鋰氧化物中的至少一種材料；補鋰材料前驅體為二氧化硅、氧化鐵、氧化鈮、氧化鋯、氧化鎳中的至少一種材料；鋰源為氫氧化鋰、碳酸鋰、乙酸鋰、硝酸鋰中的至少一種材料；
16、正極基體材料前驅體與補鋰材料前驅體的摩爾量比為160:1～4:1；正極基體材料前驅體+補鋰材料前驅體的摩爾量之和與鋰源的摩爾量比為1:1.05～1.5；
17、s2用于鋰離子電池的復合正極材料的制備
18、將制備的復合材料m1與催化材料按比例混合均勻，經100～500℃熱處理，使催化材料分散于復合材料m1的表面，并與補鋰材料之間形成穩定的界面層，得到用于鋰離子電池的復合正極材料；
19、復合材料m1與催化材料的摩爾量之比為1:0.001～1:1。
20、優選地，所述正極基體材料前驅體的顆粒粒徑為1～20μm，補鋰材料前驅體粒徑為0.01～0.2μm，催化材料粒徑為0.01～0.2μm。
21、優選地，所述步驟1中熱處理時長為1～10h，步驟2中熱處理時長為1～20h。
22、第三方面，本專利技術提供一種第一方面所述復合正極材料用于鋰離子電池制備的用途。
23、優選地，所述復合正極材料用于制備鋰離子電池的正極。
24、第四方面，本專利技術提供一種鋰電池，所述鋰離子電池正極為第一方面所述復合正極材料，負極為碳硅材料。
25、本專利技術的有益效果：該方法制備了用于鋰離子電池的復合正極材料，具有以下優點：
26、(1)原位制備出鋰離子電池正極基體材料與補鋰材料的復合材料，補鋰材料兼具正極基體材料的表面修飾和負極補鋰雙重功能，不僅穩定正極材料的結構，同時提高電池首效和循環穩定性；
27、(2)同步在補鋰材料表面引入催化材料，原位固定補鋰材料li脫出產生的游離o，緩解電池漲袋現象，進一步提高電池的循環穩定性和安全性；
28、(3)制備的用于鋰離子電池的復合正極材料，制備工藝流程簡單，生產成本低，易于工業化生產推廣；
29、(4)制備的用于鋰離子電池的復合正極材料，對現有鋰離子電池制備工藝適應性好，不需大的改動，易于推廣。
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1.一種用于鋰離子電池的復合正極材料，其特征在于，所述復合正極材料包括正極基體材料、補鋰材料和催化材料；
2.根據權利要求1所述的用于鋰離子電池的復合正極材料，其特征在于，所述復合正極材料顆粒粒徑為1～20μm，補鋰材料和催化材料的包覆厚度為1～30nm。
3.根據權利要求1所述的用于鋰離子電池的復合正極材料，其特征在于，所述正極基體材料為鎳鈷錳酸鋰材料，補鋰材料為硅酸富鋰材料，催化材料為硫化鐵和氧化鐵混合物。
4.根據權利要求1所述的用于鋰離子電池的復合正極材料，其特征在于，所述正極基體材料為鈷酸鋰材料，補鋰材料為鐵酸富鋰材料，催化材料為磷、和磷化鈷混合物。
5.一種權利要求1～4中任意一項所述用于鋰離子電池的復合正極材料制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
6.根據權利要求5所述用于鋰離子電池的復合正極材料制備方法，其特征在于，所述正極基體材料前驅體的顆粒粒徑為1～20μm，補鋰材料前驅體粒徑為0.01～0.2μm，催化材料粒徑為0.01～0.2μm。
7.根據權利要求5所述用于鋰離子電池的復合正極材料制
8.一種權利要求1～4中任意一項所述復合正極材料用于鋰離子電池制備的用途。
9.根據權利8所述復合正極材料用于鋰離子電池制備的用途，其特征在于，所述復合正極材料用于制備鋰離子電池的正極。
10.一種鋰電池，其特征在于，所述鋰離子電池正極為權利要求1～4中任意一項所述復合正極材料，負極為碳硅材料。
...【技術特征摘要】
1.一種用于鋰離子電池的復合正極材料，其特征在于，所述復合正極材料包括正極基體材料、補鋰材料和催化材料；
2.根據權利要求1所述的用于鋰離子電池的復合正極材料，其特征在于，所述復合正極材料顆粒粒徑為1～20μm，補鋰材料和催化材料的包覆厚度為1～30nm。
3.根據權利要求1所述的用于鋰離子電池的復合正極材料，其特征在于，所述正極基體材料為鎳鈷錳酸鋰材料，補鋰材料為硅酸富鋰材料，催化材料為硫化鐵和氧化鐵混合物。
4.根據權利要求1所述的用于鋰離子電池的復合正極材料，其特征在于，所述正極基體材料為鈷酸鋰材料，補鋰材料為鐵酸富鋰材料，催化材料為磷、和磷化鈷混合物。
5.一種權利要求1～4中任意一項所述用于鋰離子電池的復合正極材料制備方法，其特征在于，具體步...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王躍，邱景義，李萌，祝夏雨，
申請(專利權)人：中國人民解放軍軍事科學院防化研究院，
類型：發明
國別省市：
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