[發明專利]一種復合材料包覆的核殼型正極材料、其制備方法和在鋰離子電池的用途

有效

• 申請號: 201710889122.4
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107845786B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 譚強強;徐宇興
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/583;H01M4/60;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明公開了一種復合材料包覆的核殼型正極材料、其制備方法及在鋰離子電池的用途。所述的核殼型正極材料包括復合氧化物包覆正極材料形成的內核，以及包覆在內核表面的三維納米網絡復合物外殼。所述方法包括：先將正極材料前驅體與復合氧化物的前驅體溶膠混合分散，并加入一定量聚乙二醇，噴霧干燥后與鋰源混合并高溫反應，得到復合氧化物包覆正極材料形成的內核；然后在所述內核表面包覆三維納米網絡復合物外殼，得到目標材料。本發明的制備方法簡單，能耗低，制備得到的核殼型正極材料具有優異的性能，采用該核殼型正極材料作為鋰離子電池的正極活性材料所制備的鋰離子電池，具有更高的導電性和循環穩定性，綜合電化學性能更優異。

技術領域

本發明屬于新能源材料領域，涉及一種復合材料包覆的核殼型正極材料、、其制備方法和用途，尤其涉及一種復合材料包覆的核殼型正極材料、其制備方法和在鋰離子電池的用途。

背景技術

能量存儲技術對一個國家的經濟健康和國防建設至關重要。鋰離子電池因具有能量和功率密度高、壽命長、無記憶效應以及環境友好等突出優點被廣泛關注，并得到迅猛發展。近年來，鋰離子電池在混合動力汽車(HEV)、插電式混合動力汽車以及全電動汽車(EV)等新能源汽車中的應用已引起人們的強烈興趣。鋰離子電池是電動車的靈魂和新能源汽車商業化關鍵，占成本35％的正極材料不僅是決定鋰離子電池性能的關鍵，更是其更新換代的核心技術。2017年2月20日，國家四部委在《促進汽車動力電池產業發展行動方案》中指出，鋰離子動力電池單體比能量到2020年和2015年，將分別達到300Wh/kg和500Wh/kg。為了實現上述目標，鎳鈷鋁酸鋰正極材料因具有高比能、長壽命等優點，已成為現階段研發重點，并將逐漸進入商品化應用階段，具有非常廣闊的應用前景。但是，目前鎳鈷鋁酸鋰正極材料在使用過程中仍存在兩個突出難題：(1)充電過程中，由于Ni²⁺和Li⁺的半徑非常接近，部分Ni²⁺會占據Li⁺的空位，發生離子混排，造成材料的不可逆容量損失；(2)材料中的Ni在處于Ni³⁺或Ni⁴⁺的高氧化態時具有很強的不穩定性，高溫或高壓過充條件下會將鎳鈷鋁酸鋰與電解液界面處的電解液氧化，從而轉變成Ni²⁺，導致材料結構發生改變，發生氧釋放現象，造成鎳鈷鋁酸鋰正極材料的性能惡化和容量衰減。同時，鎳鈷鋁酸鋰和電解液直接接觸容易發生化學反應生成NiO等惰性層，增加界面阻抗，進而產生更多熱量導致安全隱患。尤其是在大于4.2V高電壓下，上述現象更為突出，極大地限制了其在各類電動汽車中的實際應用。