[發(fā)明專(zhuān)利]一種表面改性的鋰電池高鎳正極材料的制備方法及產(chǎn)品

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710425517.9
• 申請(qǐng)日: 2017-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107240684A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡先羅;黃亞群
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;C23C16/455;C23C16/40
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心42201
• 代理人: 張彩錦,曹葆青

1.一種表面改性的鋰電池高鎳正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)將高鎳正極材料粉末放入原子層沉積系統(tǒng)的反應(yīng)腔體中，并將所述反應(yīng)腔體抽真空5s～10s，所述高鎳正極材料為L(zhǎng)iNi_xCo_yM_zO₂，其中0.6≤x≤1，0≤y≤0.4，0≤z≤0.4，且x+y+z＝1，M為Mn、Al、Mg、Ti中的一種或幾種；升高所述反應(yīng)腔體的溫度，使得溫度保持在140℃～160℃；

(b)向所述反應(yīng)腔體中通入反應(yīng)源，并使得反應(yīng)腔體中的壓力達(dá)到5mbar～8mbar，該反應(yīng)源吸附在所述高鎳正極材料粉末的表面；

(c)向所述反應(yīng)腔體中通入N₂，以帶走所述反應(yīng)腔體中過(guò)剩的反應(yīng)源，通入時(shí)間為120s～150s；

(d)繼續(xù)向所述反應(yīng)腔體中通入H₂O，直至所述反應(yīng)腔體的壓力達(dá)到5mbar～8mbar時(shí)停止通入，該H₂O與吸附在所述高鎳正極材料表面的所述反應(yīng)源發(fā)生反應(yīng)，以在所述高鎳正極材料的表面沉積獲得氧化物薄膜；

(e)然后向所述反應(yīng)腔體中通入N₂，以帶走所述反應(yīng)腔體中的反應(yīng)副產(chǎn)物和過(guò)剩的H₂O，通入時(shí)間為120s～150s；

(f)重復(fù)步驟(b)～(e)獲得具有所需沉積厚度的表面改性的鋰電池高鎳正極材料。

2.如權(quán)利要求1所述的表面改性的鋰電池高鎳正極材料的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)源為金屬有機(jī)物、金屬單質(zhì)和金屬鹵化物中的一種；所述金屬有機(jī)物、金屬單質(zhì)和金屬鹵化物中采用的金屬元素為T(mén)i、Al、Fe、Zn中的一種。

3.一種表面改性的鋰電池高鎳正極材料，其特征在于，由如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的方法制備。

4.一種正極極片，其特征在于，所述正極極片包括集流體和涂覆在該集流體上的如權(quán)利要求3所述的表面改性的鋰電池高鎳正極材料。

5.如權(quán)利要求4所述的正極極片，其特征在于，還包括導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，所述導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和表面改性的鋰電池高鎳正極材料三者混合后涂覆在所述集流體上。

6.如權(quán)利要求5所述的正極極片，其特征在于，所述表面改性的鋰電池高鎳正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的混合比例為：表面改性的鋰電池高鎳正極材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50～99.5wt％，導(dǎo)電劑為0.1～40wt％，粘結(jié)劑為0.1～40wt％。

7.如權(quán)利要求6所述的正極極片，其特征在于，所述導(dǎo)電劑為炭黑、乙炔黑、天然石墨、碳納米管、石墨烯、碳纖維中的一種或多種；所述粘結(jié)劑為聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯基醚、聚酰亞胺、苯乙烯-丁二烯共聚物、羧甲基纖維素鈉中的一種或多種。

8.一種鋰離子二次電池，其特征在于，包括如權(quán)利要求4-7中任一項(xiàng)所述的正極極片。

9.如權(quán)利要求8所述的鋰離子二次電池，其特征在于，還包括負(fù)極極片、隔膜、電解液和電池殼。

10.如權(quán)利要求9所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述隔膜優(yōu)選為芳綸隔膜、無(wú)紡布隔膜、聚乙烯微孔膜、聚丙烯膜、聚丙烯聚乙烯雙層或三層復(fù)合膜、陶瓷涂覆層隔膜中的一種；所述電解液包括電解質(zhì)和溶劑，所述電解質(zhì)優(yōu)選為L(zhǎng)iPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)、LiBOB、LiCl、LiBr、LiI中的一種或者多種；所述溶劑優(yōu)選為丙烯碳酸酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、1，2-二甲氧基乙烷(DME)、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、乙腈、乙酸乙酯、亞硫酸乙烯酯中的一種或多種。