[發明專利]一種高電化學活性三元正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711242887.5
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107978751B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 任萬里;李勇華;佘圣賢;袁徐俊;黃連友;張浩波;徐杰;戚洪亮;朱永波
• 申請（專利權）人: 寧波容百新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M10/0525
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務所(普通合伙) 33239
• 代理人: 吳曉微

本發明公開了一種高電化學活性三元正極材料及其制備方法，所述制備方法包括如下步驟：(1)制備含有摻雜元素M的中位粒徑為8～30μm的大顆粒團聚體三元材料A和/或含有摻雜元素M的中位粒徑為1～8μm的小顆粒團聚體三元材料B；(2)將步驟(1)所述大顆粒團聚體三元材料A和/或小顆粒團聚體三元材料B置于攪拌混料罐中，采用濕法包覆的方法在材料表面包覆一層多元素組成的包覆物，得到高電化學活性三元正極材料。本發明將不同中位粒徑的團聚體三元材料進行摻混，提高了材料的空間利用率、壓實密度及體積能量密度，同時通過多元素表面包覆實現元素間協同作用，這些均有利于材料電性能的充分發揮，同時改善材料的循環穩定性，提高電池的安全性。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料技術領域，具體涉及一種高電化學活性三元正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池作為一種新型的綠色電源，具有比能量高、自放電小、開路電壓高、無記憶效應、循環壽命長、無環境污染等優點，因此被廣泛用做手機、筆記本電腦、數碼相機等電子產品的電源；同時，鋰離子電池也是電動汽車電源，又是太陽能類再生能源的儲能電源。

鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、隔膜、電解質等部分組成；其中，正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，也是決定鋰離子電池性能的關鍵因素。目前鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰三元材料、磷酸亞鐵鋰等。

傳統鋰離子電池三元正極材料具有價格低、放電比容量高等特點，但普通三元正極材料存在壓實不高、循環穩定性差、鋰鎳混排度較高的缺點，影響其性能進一步提升。

在高容量、高倍率性能得到保證的前提下，優異的正極材料還要具有高壓實密度的特點，即高的體積能量密度。通過有效的手段將少量包覆材料均勻地沉積在正極材料表面，可以有效的改善材料的結構穩定性，阻止電解液在正極材料表面發生副反應，從而改善鋰離子電池的高溫存儲性能與安全性能，同時，材料的可逆容量并未發生明顯衰減。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服背景技術的技術缺陷，提供一種高電化學活性三元正極材料及其制備方法。本發明通過將不同中位粒徑的團聚體三元材料進行摻混，能夠提高材料的空間利用率和壓實密度，進而使材料的體積能量密度大大提高，同時通過多元素表面包覆實現元素間協同作用，這些均有利于材料電性能的充分發揮，提高材料放電比容量、倍率性能，同時改善材料熱穩定性、循環穩定性，提高電池的安全性。

本發明解決上述技術問題所采用的技術手段為：

一種高電化學活性三元正極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備含有摻雜元素M的中位粒徑為8～30μm的大顆粒團聚體三元材料A和/或含有摻雜元素M的中位粒徑為1～8μm的小顆粒團聚體三元材料B；

(2)將步驟(1)所述大顆粒團聚體三元材料A和/或小顆粒團聚體三元材料B置于攪拌混料罐中，采用濕法包覆的方法在材料表面包覆一層多元素組成的包覆物，得到高電化學活性三元正極材料；

所述M為Al、Zr、Mg、Ti、Sn、Zn、Er、Ca、Sr、Ba、B、Y、Sm、V、Nb、Ce、La元素中的任意一種或多種；

所述包覆物包含G元素，所述G為Al、Zr、Mg、Si、Ti、Sn、Zn、Zr、Ca、Sr、Ba、B、Y、Sm、V、Nb、Ce、La元素中的任意一種或多種。

所述和/或是指本發明高電化學活性三元正極材料可以是只通過對大顆粒團聚體三元材料A進行多元素包覆制備，也可以是只通過對小顆粒團聚體三元材料B進行多元素包覆制備，還可以是通過將大顆粒團聚體三元材料A與小顆粒團聚體三元材料B進行混合后再進行多元素包覆制備。

一種高電化學活性三元正極材料的制備方法，包括如下步驟：