[發明專利]一種表面改性的鋰電池高鎳正極材料的制備方法及產品

在審

• 申請號: 201710425517.9
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107240684A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 胡先羅;黃亞群
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;C23C16/455;C23C16/40
• 代理公司: 華中科技大學專利中心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的反應腔體中，并將所述反應腔體抽真空5s～10s，所述高鎳正極材料為LiNi_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；升高所述反應腔體的溫度，使得溫度保持在140℃～160℃；

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

(c)向所述反應腔體中通入N₂，以帶走所述反應腔體中過剩的反應源，通入時間為120s～150s；

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

(e)然后向所述反應腔體中通入N₂，以帶走所述反應腔體中的反應副產物和過剩的H₂O，通入時間為120s～150s；

(f)重復步驟(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，所述反應源為金屬有機物、金屬單質和金屬鹵化物中的一種；所述金屬有機物、金屬單質和金屬鹵化物中采用的金屬元素為Ti、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，由如權利要求1-2任一項所述的方法制備。

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利要求3所述的表面改性的鋰電池高鎳正極材料。

5.如權利要求4所述的正極極片，其特征在于，還包括導電劑和粘結劑，所述導電劑、粘結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、導電劑、粘結劑的混合比例為：表面改性的鋰電池高鎳正極材料的質量分數為50～99.5wt％，導電劑為0.1～40wt％，粘結劑為0.1～40wt％。

7.如權利要求6所述的正極極片，其特征在于，所述導電劑為炭黑、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，包括如權利要求4-7中任一項所述的正極極片。

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

10.如權利要求9所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述隔膜優選為芳綸隔膜、無紡布隔膜、聚乙烯微孔膜、聚丙烯膜、聚丙烯聚乙烯雙層或三層復合膜、陶瓷涂覆層隔膜中的一種；所述電解液包括電解質和溶劑，所述電解質優選為LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)、LiBOB、LiCl、LiBr、LiI中的一種或者多種；所述溶劑優選為丙烯碳酸酯(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。