[發明專利]一種雙導體修飾復合鋰離子電池三元正極材料及制備方法

有效

• 申請號: 201810243785.3
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108735981B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 許開華;周曉燕;徐世國;陳玉君;王建明;周子龍;李新章
• 申請（專利權）人: 格林美（無錫）能源材料有限公司;格林美股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 曾曉芒

本發明適用于鋰電池領域，提供一種雙導體修飾復合鋰離子電池三元正極材料及制備方法，本發明在制備正極材料過程中形成體相超導體鈦酸鋰摻雜，體相超導材料能夠加速電子轉移，同時鈦酸鋰也是一種鋰離子導體，能夠同時提高體相鋰離子傳輸速率；表面包覆鋰離子導體LiV_xAl_1?xPO₄F，一方面能夠消耗正極材料表面多余的殘留鋰，降低殘堿，減少在循環過程中的電荷轉移阻抗，同時提升材料的加工性能，另一方面，均勻的包覆層能夠阻隔電池材料與電解液的直接接觸，降低副反應的發生。上述方案可共同提高材料的倍率性能、循環性能和安全性能。

技術領域

本發明屬于鋰電池領域，尤其涉及一種雙導體修飾復合鋰離子電池三元正極材料及制備方法。

背景技術

鎳鈷錳三元鋰電池正極材料具有較高的能量密度和較簡單的制備工藝，廣泛應用于數碼產品、電動工具及新能源汽車等領域。近年來，傳統的小型低功率鋰電池已不能完全滿足市場需求，一些電動工具、航模等電子產品要求電池能夠高倍率放電；新能源汽車發展也對鋰電池提出了需要放電電流大和功率較高的新要求。因此，當前鋰電池正積極向高功率性能方向拓展。然而，高功率型鋰電池在倍率性能、充放電性能、循環壽命和穩定性等方面都有很高的要求，特別是高功率電池長期處于高溫工作環境下，需要克服在低溫下大電流放電、高溫下運行穩定性及存儲穩定性等難點。

針對以上問題，需要從電池關鍵材料著手提升鋰電池的整體性能。而正極材料作為鋰電池最為關鍵的儲鋰材料，其性能直接影響鋰離子電池的性能發揮。想要突破高功率型三元材料在電動工具、電動汽車等領域的規模應用，需要克服高功率鋰離子電池目前仍存在的安全、成本高、長期循環和儲存后功率性能下降等制約高功率型三元材料發展的主要問題。高功率鋰離子電池由于大電流放電可能導致電池極化增大，局部發熱過多，從而引起正、負極材料和電解液之間劇烈的化學反應，一方面造成電池性能的衰退，另一方面可能因短時間內積聚大量的熱量而引起燃燒爆炸。因此解決好安全性和穩定性問題是高功率鋰離子電池應用的關鍵。

體相摻雜和表面包覆是提高三元材料電性能的兩種主要方法，特別是后者，有效的表面包覆能夠減少電池材料與電解液的副反應，阻止電解液對電極材料表面的腐蝕，目前傳統的包覆材料與電池材料之間作用力較弱，使得包覆材料容易從電池材料表面脫落，且大部分的包覆材料都會抑制鋰離子的傳遞，不利于提高鋰離子電池倍率性能，這對高功率型電池材料的開發是不利的。因此，開發高性能的高功率型三元正極材料需要同時提升材料的穩定性和提鋰離子傳輸問題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種雙導體修飾復合鋰離子電池三元正極材料及制備方法，旨在解決現有鋰電池正極材料倍率性能、循環性能較差的技術問題。

一方面，所述雙導體修飾復合鋰離子電池三元正極材料的制備方法包括下述步驟：

步驟S1、將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽按比例溶于溶劑中，配制成陽離子混合鹽溶液A；

步驟S2、將摻雜元素鈦鹽與絡合劑溶于溶劑中，勻速攪拌后得到混合溶液B，配置堿液C；

步驟S3、將A、B、C三種溶液同時經計量泵加入反應釜中進行共沉淀反應，控制混合堿液C的加入量保持釜內pH在11～12之間，將沉淀物經洗滌、烘干得到超導材料鈦酸鋰摻雜的前驅體；

步驟S4、將所述鈦酸鋰摻雜的前驅體和鋰鹽按比例在高速混合機中混合均勻，然后進行煅燒處理，得到干燥的鋰離子導體摻雜的三元正極材料；

步驟S5、配置LiV_xAl_1-xPO₄F分散液，將所述鋰離子導體摻雜的三元正極材料加入到所述分散液中，攪拌均勻后于真空干燥器中干燥，然后煅燒得到雙導體修飾的復合鋰離子電池三元正極材料。