[發(fā)明專利]一種改性三元正極材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810923140.4
• 申請(qǐng)日: 2018-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN108807978A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭鐵江;曹圣平;趙躍;周國(guó)君;唐義;曾懷政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通百川新材料有限公司;江蘇百川高科新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/505
• 分類號(hào): H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京一格知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11316
• 代理人: 高利利

本發(fā)明涉及一種改性三元正極材料的制備方法，所述正極材料為在三元正極材料上利用聚乙烯吡咯烷酮樹脂進(jìn)行包覆，在三元正極材料表面形成無定形碳包覆層，聚乙烯吡咯烷酮為有機(jī)硅改性聚乙烯吡咯烷酮，三元正極材料為L(zhǎng)iNixCoyMnzO₂，其中0.3≤x≤1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，且x+y+z=1；具體包括如下步驟：將聚乙烯吡咯烷酮與三元正極材料混合在乙醇中，然后攪拌過濾，再加熱炭化，最后冷卻粉碎。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明將改性聚乙烯吡咯烷酮與三元正極材料經(jīng)過處理，制得改性三元正極材料的首次效率比未改性材料提高13%；三元正極材料包覆樣品不僅首次效率比未改性三元材料高，之后的循環(huán)效率也比未改性高將近60%，能有效改善三元正極材料循環(huán)穩(wěn)定性差的缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源電池材料領(lǐng)域，特別涉及一種改性三元正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

規(guī)模化儲(chǔ)能、電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車、便攜式電子設(shè)備等對(duì)鋰離子電池的比能量、比功率、安全性和循環(huán)壽命等提出了越來越高的要求。雖然鋰離子電池的性能受正負(fù)極材料、電解質(zhì)、粘結(jié)劑和集流體、隔膜等眾多因素的影響，但影響其電化學(xué)性能的關(guān)鍵在于組成電池的電解質(zhì)和正負(fù)極材料的性能，正極材料是影響鋰離子電池電化學(xué)性能的關(guān)鍵之一。

目前在鋰離子電池三元正極材料中，將 Ni、Co 和 Mn三種過渡金屬元素結(jié)合再制備出鋰鎳鈷錳復(fù)合氧化物，此三元材料具有熱穩(wěn)定性好、高電位下比容量高和原料成本低等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料之一。

雖然鋰鎳鈷錳復(fù)合氧化物三元正極材料具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于其Li⁺與Ni²⁺的離子半徑較接近，容易出現(xiàn) Li⁺與Ni²⁺的混排現(xiàn)象，使材料易發(fā)生析鋰現(xiàn)象，在三元材料表面形成LiOH和Li₂CO₃等鋰的化合物，使得材料的 PH 值提高，從而導(dǎo)致材料的電化學(xué)性能變差。PH 值過高，一方面不利于漿料的攪拌和分散；另一方面高PH，材料會(huì)與鋁箔發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成 Al(OH)₃，產(chǎn)生沉淀，對(duì) Li⁺的傳遞產(chǎn)生一定的阻礙作用，同時(shí)釋放的氣體會(huì)使電池在充放電過程中出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，尤其在高溫下鼓包現(xiàn)象更為明顯，對(duì)電池的容量，倍率性能，循環(huán)壽命等產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種改性三元正極材料的制備方法，能夠提高改性三元正極材料的首次效率，有效改善三元正極材料循環(huán)穩(wěn)定性差的缺陷。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種改性三元正極材料的制備方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：所述正極材料為在三元正極材料上利用聚乙烯吡咯烷酮樹脂進(jìn)行包覆，在三元正極材料表面形成無定形碳包覆層，所述聚乙烯吡咯烷酮為有機(jī)硅改性聚乙烯吡咯烷酮，所述三元正極材料為 LiNixCoyMnzO₂，其中 0.3 ≤ x ≤ 1，0 ≤ y ≤ 0.5，0 ≤ z≤ 0.5 ，且 x+y+z=1；具體制備方法包括如下步驟：

（1）將聚乙烯吡咯烷酮與三元正極材料按質(zhì)量比0.05～0.2:1混合在乙醇中得到混合物A；

（2）將混合物A在20～90℃的溫度下攪拌1～2h后過濾，得到混合物B；

（3）將混合物B加熱炭化至300～700℃，炭化時(shí)間為1～5h，得到混合物C；

（4）將混合物C冷卻后，粉碎至粒徑為3～20μm，即得所述的聚乙烯吡咯烷酮改性三元正極材料。

進(jìn)一步地，所述（1）中三元正極材料與乙醇的質(zhì)量比為1:4～10。

進(jìn)一步地，所述（3）中炭化在空氣氛圍中進(jìn)行。