[發(fā)明專利]一種氟化鋁/銀雙層包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710723435.2 | 申請(qǐng)日： | 2017-08-22 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107591532B | 公開（公告）日： | 2020-05-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 邱彥星;趙曉鋒 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中航鋰電（洛陽(yáng)）有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/505 | 分類號(hào)： | H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62 |
| 代理公司： | 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119 | 代理人： | 胡云飛 |
| 地址： | 471003 河南省*** | 國(guó)省代碼： | 河南;41 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 氟化 雙層 包覆鎳鈷錳酸鋰 正極 材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種氟化鋁/銀雙層包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的氟化鋁/銀雙層包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料，具有核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)核為鎳鈷錳酸鋰LiNixCoyMn(1?x?y)O2，其中，0.5≤x≤1.0，0≤y≤0.23；核殼結(jié)構(gòu)的殼包括內(nèi)殼和外殼，其中內(nèi)殼為氟化鋁，外殼為銀。本發(fā)明的氟化鋁/銀雙層包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料，具有優(yōu)異的循環(huán)性能和高的首次充放電效率，安全性能極佳。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種氟化鋁/銀雙層包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
目前，鋰離子電池正極材料研究和應(yīng)用較為廣泛的為鈷酸鋰材料、錳酸鋰材料、磷酸鐵鋰材料、三元材料等。但是鈷酸鋰正極材料中鈷是稀有資源，價(jià)格昂貴，對(duì)環(huán)境有一定的污染；鎳酸鋰雖然理論比容量高，但合成困難，材料的重現(xiàn)性差；錳酸鋰的原料雖然資源豐富，價(jià)格低廉，但尖晶石錳酸鋰容量低，晶體結(jié)構(gòu)易發(fā)生Jahn-Teller效應(yīng)，容量衰減快，循環(huán)性能差。綜合鈷酸鋰、鎳酸鋰以及錳酸鋰的性能表現(xiàn)，將Ni、Co和Mn三種過(guò)渡金屬元素結(jié)合再制備出鋰鎳鈷錳復(fù)合氧化物，即鎳鈷錳酸鋰三元材料(NCM)，即鎳鈷錳酸鋰三元層狀正極材料，其化學(xué)式為L(zhǎng)iNi1-x-yCoxMnyO2，包括鎳基三元材料，或稱高鎳三元材料(LiNi1-x-yCoxMnyO2)(1-x-y≥0.5)。由于Ni、Co和Mn三種元素的協(xié)同效應(yīng)，綜合了LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2三種鋰離子電池正極材料的優(yōu)點(diǎn)，其性能好于以上任一單一組分正極材料，存在明顯的協(xié)同效應(yīng)。該體系中，材料的電化學(xué)性能及物理性能隨著這三種過(guò)渡金屬元素比例的改變而不同，具有熱穩(wěn)定性好、能量密度高、高電位下比容量高和原料成本低等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料之一。
雖然鋰鎳鈷錳復(fù)合氧化物三元正極材料具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但其亦存在以下缺陷：1)由于陽(yáng)離子混排效應(yīng)以及材料表面微結(jié)構(gòu)在首次充電過(guò)程中的變化，造成三元材料的首次充放電效率不高；2)鋰離子擴(kuò)散系數(shù)和電子電導(dǎo)率低，使得材料的倍率性能偏差；3)三元材料在寬的電壓范圍內(nèi)會(huì)與有機(jī)電解質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈的副反應(yīng)，造成其副反應(yīng)較多，影響其循環(huán)性能。而目前對(duì)三元材料進(jìn)行包覆改性是解決上述缺陷的方法，目前主要是通過(guò)單層碳包覆以提高材料的倍率、循環(huán)性能。申請(qǐng)公布號(hào)為CN 106450217A的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種鎳鈷錳酸鋰三元材料的改性方法，其主要通過(guò)對(duì)三元材料進(jìn)行碳包覆，有效的解決了傳統(tǒng)的三元材料碳包覆過(guò)程中的鎳酸鋰被還原的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了碳層在三元材料表面的包覆；碳包覆鎳鈷錳酸鋰三元材料提高了首次充放電效率，提高材料的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)及電子電導(dǎo)率，提高了NCM材料的電化學(xué)性能，但是其存在導(dǎo)電率改善幅度不大，包覆層與電解液的相容性一般，造成其循環(huán)性能改善幅度不明顯，同時(shí)其安全性能偏差。
申請(qǐng)公布號(hào)為CN105958017A的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種氟化鋁包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，通過(guò)該方法制得的氟化鋁包覆的鎳鈷錳酸鋰，其循環(huán)性能及首次充放電庫(kù)倫效率均有一定提高，但是僅僅采用氟化鋁包覆存在包覆效果差、導(dǎo)電性能、循環(huán)性能、首次充放電效率提高幅度不明顯等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種循環(huán)性能優(yōu)異、首次充放電效率高的氟化鋁/銀雙層包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種上述氟化鋁/銀雙層包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
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