[發明專利]一種鎳基三元正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610120593.4
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN105576233B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 賀天江;王飛;唐世國;周少江;石迪輝;周宏祥
• 申請（專利權）人: 四川浩普瑞新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;H01M4/62
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種鎳基三元正極材料，由偶聯劑復合在鎳基材料表面后再進行熱處理得到。本發明通過復合的改性方法，改善了鎳基三元正極材料親水的表面性質，有效解決了鎳基三元正極材料對環境中水分較敏感的問題，降低了顆粒表面的殘余鋰含量，而且不會造成鎳基三元正極材料放電比容量的損失，并可以抑制在長期的循環過程中顆粒表面過渡金屬離子的溶解，減少充放電過程中產生的HF對材料表面的腐蝕，提高了材料的電化學性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鎳基三元正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有工作電壓高、比能量高、循環壽命長、重量輕、白放電少、無記憶效應與性能價格比高等優點，己成為高功率電動車輛、人造衛星、航空航天等領域可充式電源的主要選擇對象。因此鋰離子電池及其相關材料成為科研人員的研究熱點。正極材料是鋰離子電池關鍵材料之一，決定著鋰離子電池的性能。而目前限制鋰離子動力電池能量密度、功率密度、循環壽命及安全性的最大瓶頸在于正極材料技術。

在目前的動力鋰離子電池正極材料中，鎳鈷錳酸鋰三元層狀正極材料，其化學式為LiNi1-x-yCoxMnyO2，由于Ni、Co和Mn三種元素的協同效應，具有放電比容量高、能量密度高、成本較低和環境友好等優點，成為近幾年來全球市場動力鋰離子電池應用領域增量極大的正極材料。這其中鎳基三元正極材料(LiNi1-x-yCoxMnyO2(1-x-y≥0.5))綜合了LiCoO2，LiNiO2和LiMnO2三種鋰離子電池正極材料的優點，其性能好于以上任一單一組分正極材料，存在明顯的協同效應。該體系中，材料的電化學性能及物理性能隨著這三種過渡金屬元素比例的改變而不同。引入Ni，有助于提高材料的容量，但是Ni2+含量過高時，與Li+的混排導致循環性能惡化。通過引入Co，能夠減少陽離子混合占位，有效穩定材料的層狀結構，降低阻抗值，提高電導率，但是當Co比例的增大到一定范圍時會導致a和c減小且c/a增大，容量變低。引入Mn，不僅可以降低材料成本，而且還可以提高材料的安全性和穩定性。

但是鎳基三元正極材料也存在著缺陷，在循環過程中易被腐蝕而使得循環壽命降低，影響了循環性能以及倍率性能等電化學性能，從而限制了該類材料的大規模的商業化應用；而且由于鎳基材料的鎳含量高，當材料暴露在空氣中時，極易和空氣中的水分發生副反應，致使表面殘堿含量較高，其主要成分是Li2CO3，此外還有一部分以Li2SO4和LiOH的形式存在，所以鎳基三元正極材料在生產和包裝過程中都要求嚴格控制環境中的水分含量，嚴重影響了材料的加工性能，從而成為鎳基三元正極材料進一步發展的桎梏。

因此，如何得到一種具有更好的循環性能以及倍率性能鎳基三元正極材料，同時還能提升鎳基三元正極材料的可加工性能，已成為領域內各生產廠商亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種鎳基三元正極材料及其制備方法，要解決的技術問題在于常規鎳基三元正極材料的表面修飾改性方法，本發明獲得的鎳基三元正極材料，具有較高的循環性能和倍率性能，而且還具有較好的后期加工性能。同時，本發明提高的制備方法適用于大規模生產應用，易于實現正極材料批量制備的均勻化和長期穩定化。

本發明提供了一種鎳基三元正極材料，由偶聯劑復合在鎳基材料表面后再進行熱處理得到。