一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料及其制备方法
专利汇可以提供一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种具有表面疏 水 性的 锂离子 电池 正极材料 及其制备方法，本 发明 涉及一种表面改性技术得到的 锂离子电池 正极材料及其制备方法。本发明的目的是为了解决传统正极材料循环性能、储存性能及其与 电解 液相容性差的问题。本发明的具有表面疏水性的锂离子电池正极材料的表面有一层有机物疏水层，该疏水层的厚度为0.5nm～20nm，疏水层的 质量 含量为0.1％～10％；本发明的具有表面疏水性的锂离子电池正极材料的制备方法为将具有疏水性能的有机物和 有机 溶剂 混合均匀再与正极材料在30～80℃下搅拌并反应得到混合物，将混合物过滤得到固体 滤饼 ，然后将固体滤饼进行两个 温度 梯度的处理得到本发明的正极材料。本发明制备的材料用于锂离子电池上。，下面是一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料，其特征在于，该正极材料的表面有一
层有机物疏水层，该疏水层的厚度为0.5nm～20nm，疏水层的质量含量为0.1％～10％；该正极材料为层状结构或尖晶石结构的锂离子电池正极材料中的一种或多种的组合。
2.根据权利要求1所述的一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述有机物疏水层为RSiX3，其中R为氧基、巯基、氨基、乙烯基、乙氧基、环氧基、酰胺基、甲基丙烯酰氧基、氨丙基、脲基、异氰酸酯基有机官能团中的一种或多种，X为能够水解的卤素、烷氧基、酰氧基中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述层状结构的正极材料为LiNixCoyMnzM1-x-y-zO2，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M为Zr、Fe、Sm、Pr、Nb、Ga、Zn、Y、Mg、Al、Cr、Ca、Na、Ti、Cu、K、Sr、Mo、Ba、Ce、Sn、Sb、La、Bi中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料的制备方法，其特
征在于，该方法按以下步骤进行：
一、将具有疏水性能的有机物a和有机溶剂b按照1:(1～40)的体积比溶解，搅拌30～
60min得到有机溶液c；
二、将正极材料和有机溶液c按照1:(0.2～20)的质量比混匀，在30～80℃下搅拌30～
180min得到固液混合物d；
三、将固液混合物d过滤得到固体滤饼，得到的固体滤饼中有机物a的质量含量不大于
10％；
四、将得到的固体滤饼在干燥的气氛中，温度为50～200℃下处理0.5～5h，进而在温度为100～300℃的真空或惰性气氛条件下热处理0.5～10h，即得到表面修饰了一层有机物疏水层的锂离子电池正极材料。
5.根据权利要求4所述的一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料的制备方法，其
特征在于，步骤一所述的有机物a为RSiX3，其中R为氧基、巯基、氨基、乙烯基、乙氧基、环氧基、酰胺基、甲基丙烯酰氧基、氨丙基、脲基、异氰酸酯基有机官能团中的一种多种，X为能够水解的卤素、烷氧基、酰氧基中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料的制备方法，其
特征在于，所述有机溶剂b为乙醇、甲醇、异丙醇、丙酮、乙醚、醋酸乙酯、苯、甲苯、正己烷中的一种或两种及以上的混合物。
7.根据权利要求4所述的一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料的制备方法，其
特征在于，所述的搅拌方式为机械搅拌、磁力搅拌或超声搅拌中的一种。
8.根据权利要求4所述的一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料的制备方法，其
特征在于，步骤二中所述正极材料包括层状或尖晶石型的钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、层状富锂锰基固溶体中的一种或两种及以上的混合物。
9.根据权利要求4所述的一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料的制备方法，其
特征在于，所述惰性气氛为氮气或氩气。
一种具有表面疏水性的锂离子电池正极材料及其制备方法
技术领域
背景技术
J.B.Goodenough等人首次发现了钴酸锂(LiCoO2)可以作为脱嵌锂离子的正极材料，并申请
了相关专利。此后，钴酸锂凭借优异的电化学性能和良好的电极加工性能在20世纪90年代
初被日本索尼公司成功应用于商业化的小型电子产品用锂离子电池的正极材料。然而，近
年来锂离子电池的应用领域不断拓展，在电动车和规模化储能等领域获得了越来越广泛的
应用。这些新的应用领域对锂离子电池提出了更高的要求。在此过程中，钴酸锂材料由于其高成本和热稳定性差等缺点，已经不适合作为锂离子电池特别是动力型锂离子电池的正极
材料，因此发展新的锂离子电池正极材料迫在眉睫。
(LiNixCoyAlzO2)三元系材料。锰酸锂材料具有原料来源丰富、成本低、工作电压高等优点，但其比容量较低，而且长期的循环稳定性特别是高温下的循环稳定性不好。磷酸铁锂具有
成本低、循环寿命长、结构稳定性和热稳定性高等优点，但是其电子和离子电导率很低，使得该材料高倍率充放电性能和低温性能较差。此外，该材料还存在比容量低、产品稳定性和一致性不好以及振实密度低、电极加工性能差等缺点。三元系材料(包括镍钴锰和镍钴铝
等)最初由日本学者T.Ohzuku和加拿大学者J.Dahn利用氢氧化物共沉淀前驱体在高温烧结
下制备。该类材料具有较高的比容量和较好的结构稳定性与热稳定性，但也存在成本较高、电极加工性能差和对加工环境要求严格等缺点。
响很大，因此正极材料表面的包覆改性成为研究的热点领域。目前国内外研究者多采用无
机氧化物或者磷酸盐对正极材料进行包覆和表面改性，如氧化铝、氧化镁、氧化钛以及磷酸铝等。采用无机氧化物或者磷酸盐对正极材料进行包覆改性尽管会提高其循环性能和安全
性能，但是通常要经过高温热处理过程，在此过程中金属氧化物或磷酸盐包覆材料会与正
极材料发生反应，往往导致包覆后材料的容量降低以及一致性变差等问题。而且，正极材
料，特别是镍含量比较高的三元系正极材料，由于自身表面pH值过高，在正极浆料配置过程中极易吸潮，使浆料呈现果冻状态，导致浆料无法涂布以及电池的一致性变差和不合格率
上升，并且后续的极片吸潮也会导致电池性能的急剧下降，这大大影响了正极材料特别是
三元系正极材料的产业化进程。无机氧化物或者磷酸盐的包覆改性虽然会降低三元系正极
材料的表面pH值，但其效果并不明显。因此，改善正极材料的防水性能已经成为锂离子电池技术和产业发展的重要需求。
发明内容
或尖晶石结构的锂离子电池正极材料中的一种或多种的组合。
实现均匀一致的有机疏水化。
侵蚀，提高锂离子电池正极材料的循环稳定性。
料。
料。
备的锂离子电池正极材料，3为放置在空气中的原始材料，4为放置在空气中的采用本发明
技术制备的锂离子电池正极材料。
具体实施方式
其他步骤与参数与具体实施方式四相同。
比例在常温常压下混合形成浆料，均匀涂敷于铝箔基底上。将得到的正极极片在120℃条件下烘干后，在一定压力下压紧，继续在120℃下烘干10小时，然后将正极极片裁冲剪成面积为1cm2的圆形薄片作为正极，以锂片为负极，以浓度为1mol/L的LiPF6的EC+DMC(体积比1：1)溶液为电解液，在充满氩气的手套箱中组装成实验电池。
离子电池正极材料远比未改性的正极材料容量要高，相比原始材料通过本发明方法处理后
的材料在空气中暴漏后性能上未发生明显衰减。
发生衰减，而未改性的材料在空气中暴露后倍率性能发生了明显衰减。
的球形颗粒，颗粒尺寸在5-15微米左右，颗粒大小均匀，表面光滑，说明本发明的表面改性技术可以很好的维持正极材料的原有形貌和结构。
无杂质相存在，表明本发明的表面改性技术是非常温和的技术，不会对材料的本体结构产
生影响。
存在。
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