[發明專利]表面包覆釔酸鋰的鋰離子電池高鎳三元正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711463841.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108232147A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 張冉;張宏立
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 段曉微;葉美琴

本發明公開了一種表面包覆釔酸鋰的鋰離子電池高鎳三元正極材料及其制備方法，制備方法包括：將鎳源、錳源、鈷源溶于去離子水中配制成溶液A；將沉淀劑溶于去離子水中配制成溶液B；將溶液A和溶液B加到反應裝置中進行共沉淀反應，陳化、過濾、洗滌、干燥得鎳鈷錳前驅體；將鋰源和釔源溶于去離子水中，加入鎳鈷錳前驅體中，攪拌，蒸發至凝膠狀，干燥得混合物；將混合物進行一次煅燒，研磨均勻后進行二次煅燒，降溫、研磨、過篩。本發明提出的表面包覆釔酸鋰的鋰離子電池高鎳三元正極材料的制備方法，簡單，反應條件易控，重復性好，得到的包覆材料結晶度高，分散性好，提高了鋰離子電池高鎳三元正極材料的放電比容量、循環能力和大倍率充電能力。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種表面包覆釔酸鋰的鋰離子電池高鎳三元正極材料及其制備方法。

背景技術

隨著新能源汽車的發展，鋰離子電池成為電動汽車最有發展前景的儲能裝置。在鋰離子電池重要組成部分中，正極材料占據主導因素，決定了電池的電化學性能、熱穩定性和安全性能，其更占電池成本的40％以上。目前，續航里程問題成為新能源汽車發展的瓶頸，因此開發高能量密度的電池迫在眉睫。以高鎳三元為正極材料的鋰離子電池，可大幅度提高電池的能量密度，也成為國內外各個鋰電公司的研發重點。但高鎳材料受制于儲存條件，循環性能差以及熱穩定性差等缺點，限制其商業化生產。

通過在鋰離子電池高鎳正極材料表面包覆一層化學性質穩定的化學物質，抑制循環過程中HF對電極材料的侵蝕，減少活性物質和電解液之間的副反應，穩定電極結構，可大幅度提高電池的能量密度、循環能力和大倍率充放電能力。通常使用金屬氧化物如Al₂O₃、TiO₂等進行表面包覆，但這些材料可能跟主體材料在高溫下形成摻雜而不是包覆層；此外包覆非活性金屬磷酸鹽如FePO₄、AlPO₄，但這些低電子、導電性差的電化學惰性物質進行表面包覆時，材料表面會包覆一層絕緣物質阻礙Li⁺的擴散，因此影響其放電容量。一些研究者采用鋰離子快離子導體材料表面包覆鋰離子電池高鎳三元正極材料，如專利申請號107069006A的專利文件中，公開了一種提高鋰離子電池高鎳三元正極材料電化學性能的方法，在高鎳三元正極材料電化學性能表面包覆的快鋰離子導體材料Li₃PO₄，包覆改性后的材料與未包覆材料相比，提升了放電容量，改善了高鎳三元正極材料的倍率性能。

包覆改性的研究中，未見采用LiYO₂對鋰離子電池高鎳三元正極材料進行表面包覆。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種表面包覆釔酸鋰的鋰離子電池高鎳三元正極材料及其制備方法，所述方法簡單，反應條件容易控制，重復性好，制備得到的包覆材料結晶度高，顆粒分散性好，提高了鋰離子電池高鎳三元正極材料的放電比容量、循環能力和大倍率充電能力。

本發明提出的一種表面包覆釔酸鋰的鋰離子電池高鎳三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將鎳源、錳源、鈷源溶于去離子水中配制成溶液A；將沉淀劑溶于去離子水中配制成溶液B；將溶液A和溶液B加到反應裝置中進行共沉淀反應，反應結束后陳化、過濾、洗滌、干燥得到鎳鈷錳前驅體；

S2、將鋰源和釔源溶于去離子水中，然后加入S1中的鎳鈷錳前驅體中，攪拌混合均勻，蒸發至凝膠狀，干燥得到混合物；

S3、將S2中的混合物進行一次煅燒，研磨均勻后進行二次煅燒，降至常溫后研磨過篩得到所述表面包覆釔酸鋰的鋰離子電池高鎳三元正極材料。

優選地，在S1中，在溶液A中，鎳源、錳源、鈷源的總摩爾濃度為 0.8-2.0mol/L。

優選地，鎳源、錳源、鈷源的總摩爾濃度為1mol/L。