[發明專利]一種高鎳NCM三元正極材料的改性方法

在審

• 申請號: 201810957233.9
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109160546A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 陳躍文;張同富;任世魁
• 申請（專利權）人: 鄭州比克電池有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種高鎳NCM三元正極材料的改性方法，包括以下步驟：（1）制備高鎳NCM正極材料：配置2L的4mol/L的NiSO₄/CoSO₄/MnSO₄(Ni:Co:Mn=8:1:1/6:2:2)的水溶液，在惰性氣體的環境下攪拌，利用1mol/L的NaOH溶液調節溶液PH值到10，再加入氨水調節PH值到11，攪拌后離心、過濾、洗滌、干燥即可；（2）制備保護材料：將適量的醋酸鈷（Co(CH₃COO)₂·4H₂O）與磷酸導入到一定量的乙醇中，發生沉淀反應后，過濾收集粉末并干燥處理即可；（3）制備改性的高鎳NCM三元正極材料：取適量步驟（1）、（2）中的最終產品機械攪拌混合均勻，最后將混勻的粉末在高溫下退火即可。本發明能減輕不必要的正極副反應，通過構建均勻的保護層，防止電池在循環過程中微裂紋的產生，同時來保證高的離子導電性和電化學及熱穩定性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料技術領域，尤其涉及到一種高鎳NCM三元正極材料的改性方法。

背景技術

從移動設備到電動汽車再到電氣儲能裝置，鋰離子電池具有越來越多樣化的應用，為了滿足這些要求，鋰電池就需要具有較高的能量和功率密度。層狀高鎳正極材料具有高的可逆性容量，低的成本，被認為是最有希望的鋰電池正極材料，但是高鎳材料與電池安全性能相關的特性，如結構與化學穩定性，熱穩定性等問題限制了其商業化的應用。

在高鎳材料當中殘留的鋰化合物如LiOH和Li₂CO₃與電池的安全性能密切相關。當在空氣中制備或儲存時，在宿主結構中不穩定的三價鎳離子會增加這些不穩定的鋰化合物。在循環的過程中會導致電化學降解，阻礙鋰離子的傳輸。此外，在長期循環之后，正極材料與電解液之間的電化學副反應會嚴重地增加正極表面的非導電，不穩定的固體電解質界面層（SEI），導致差的循環性能。

現有技術中利用通過引入新的尖晶石狀的LixCoO₂這種新的涂層到高鎳正極材料表面，來提高高鎳材料的界面和結構的穩定性，但是，這種方法不能完全防止微裂紋的生成，在電池循環中裂縫處的正極的SEI層未完全的控制，導致電池內阻的提高，安全性能下降。

發明內容

本發明的目的是提供一種高鎳NCM三元正極材料的改性方法，能減輕不必要的正極副反應， 通過構建均勻的保護層，防止電池在循環過程中微裂紋的產生，同時來保證高的離子導電性和優秀的電化學及熱穩定性能。

本發明采用的技術方案如下：一種高鎳NCM三元正極材料的改性方法，包括以下步驟：

（1）制備高鎳NCM正極材料：配置2L的4mol/L的NiSO₄/CoSO₄/MnSO₄(Ni:Co:Mn=8:1:1/6:2:2)的水溶液，在惰性氣體的環境下攪拌12h，利用1mol/L的NaOH溶液調節溶液PH值到10，再加入氨水調節PH值到11，隨后緩和溶液在70℃下攪拌14h后，最后離心、過濾、洗滌、干燥即可得到NCM（811/622）正極材料；

（2）制備保護材料：將適量的醋酸鈷（Co(CH₃COO)₂·4H₂O）與磷酸導入到一定量的乙醇中，Co²⁺與（PO₄）^3-/P₂O₇^2-發生反應生成沉淀，過濾收集粉末并干燥處理，即可制得修飾的粉末保護材料；

（3）制備改性的高鎳NCM三元正極材料：取適量步驟（1）中的高鎳NCM811（622）

三元正極材料和步驟（2）中的粉末保護材料在150—200℃下機械攪拌1.5—2h混合均勻，最后將混勻的粉末在高溫下退火，即可得到最終改性的正極材料Modified- NCM。