[發明專利]一種核殼結構的高壓鋰離子電池正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201711454530.3
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108134077B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 湯依偉;吳理覺;楊幸;梁衛春
• 申請（專利權）人: 清遠佳致新材料研究院有限公司;廣東佳納能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58
• 代理公司: 安化縣梅山專利事務所 43005
• 代理人: 夏贊希

一種核殼結構的高壓鋰離子電池正極材料，其特征在于所述正極材料具有核殼結構，其中內核為Li_dNi_aCo_bMn_cX_1?a?b?cO₂材料（X為 Mn、Cr、Co、Ni、V、Ti、Al、Ga 及 Mg 中的至少一種元素，并且 0 ≤ a ≤ 1，0 ≤ b ≤ 1，0 ≤ c ≤ 1，0.4 ≤ d ≤ 1.5），外殼為LiV_1?yM_yPO₄F(M表示選自Mn、Cr、Co、Ni、V、Ti、Al、Ga、Mg及Cu中的至少一種元素，并且0 ≤ y ≤ 1)。本發明的正極材料，有效提高了材料的結構穩定性，并在高電壓下能保持較好循環穩定性，在儲能領域有著很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池的正極材料，尤其涉及一種核殼結構的高壓鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有工作電壓高、比容量大、循環壽命長、無記憶效應以及對環境友好等優點，已在通訊工具、筆記本電腦等電子產品中得到了廣泛應用。隨著鋰離子電池在電動汽車和混合電動汽車上的應用，人們對鋰電池的能量密度，尤其是質量能量密度提出了更高要求。目前有很多種方式提高電池的能量密度，提高正極材料的克容量是一種有效途徑。其中，目前最常規的方法是采用Ni含量較高的NCM作為正極材料，目前來說，高鎳的三元材料，尤其是NCM811、NCA制備工藝不成熟，而且隨著三元材料中鎳含量的增加，其熱穩定性逐漸下降，對電池的安全性能構成很大威脅。考慮到在高電壓下（大于4.2V）, 三元材料具有較高的可逆容量，而且隨著高壓電解液技術的突破，高電壓材料逐漸受到行業的重視。目前，高壓三元材料依然面臨一些有待解決的問題，比如高電壓下，隨著大量的鋰脫出，材料的結構穩定性面臨嚴峻考驗。此外，高電壓下電解液中的成分會分解產生大量氣體腐蝕正極材料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構穩定性好，并在高電壓下能保持較好循環穩定性，在儲能領域有著很好的應用前景的核殼結構的高壓鋰離子電池正極材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種核殼結構的高壓鋰離子電池正極材料，包括內核和包覆在內核外表面的外殼組成；

所述內核為含有鎳、鈷、錳的三元材料，具有如下化學式：

Li_dNi_aCo_bMn_cX_1-a-b-cO₂

其中，X為 Mn、Cr、Co、Ni、V、Ti、Al、Ga 及 Mg 中的至少一種元素，并且 0 ≤ a ≤1，0 ≤ b ≤ 1，0 ≤ c ≤ 1，0.4 ≤ d ≤ 1.5；

所述的高壓鋰離子電池正極材料外殼為氟化磷酸釩鋰以及摻雜的氟化磷酸釩鋰，具有如下化學式：

LiV_1-yM_yPO₄F

其中，M表示選自Mn、Cr、Co、Ni、V、Ti、Al、Ga、Mg及Cu中的至少一種元素，并且0 ≤y ≤ 1。

本發明中，所述內核粒徑為5~20μm，外殼厚度為20-50nm。

本發明的核殼結構的高壓鋰離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟，1）在15%的雙氧水溶液中加入一定量的含有鎳、鈷、錳的三元正極材料前驅體，然后緩慢滴加釩的氧化物，并在室溫下劇烈攪拌得到褐色凝膠；

2）將一定量的磷酸鹽和高比表面的碳材料加入到凝膠中，并劇烈攪拌后，置于24℃烘箱中烘干得到VPO₄包覆三元正極材料前驅體的材料；