[發明專利]一種快離子導體改性鋰離子電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810972996.0
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN110858643B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 鄭斌;李艷;石慧;劉瑞福;譚欣欣;李旭
• 申請（專利權）人: 湖南杉杉新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發明公開了一種快離子導體改性鋰離子電池正極材料，以鎳鈷錳酸鋰為基體，在基體表面包覆有NASICON型快離子導體材料；基體的中位粒徑為7～12μm，基體材料為大小不同粒徑的鎳鈷錳酸鋰球磨而成。該改性鋰離子電池正極材料的制備方法：先將大小不同粒徑的鎳鈷錳酸鋰進行球磨混合成基體材料；然后將基體材料加入鈦源溶液中，在攪拌的同時向其中逐滴加入鋰源、摻雜元素鹽和磷酸鹽混合溶液中，在恒溫條件下進行反應，反應完成后烘干、熱處理，即得到快離子導體改性鋰離子電池正極材料。本發明通過對傳統濕法包覆工藝進行改進，在確保濕法包覆相比干法包覆具有包覆均勻性優勢的同時，還能夠減少水溶液對于基體材料表面結構的破壞，實現了更好的電化學性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料領域，尤其涉及一種NASICON型快離子導體改性鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有能量密度高、放電電壓較為穩定、無記憶效應、工作溫度范圍寬、無污染、循環壽命長、安全性能好等諸多優點，自問世以來，已廣泛應用于移動通訊工具以及相機、筆記本等便攜式電子設備中。隨著移動電池產品功能化的增強，以及鋰離子電池向小型電動工具領域的發展，對鋰離子電池的能量密度、安全性能、循環壽命和倍率放電等方面提出了更高的要求，而這幾個方面的發展主要受限于正極材料。

新型正極三元復合材料鎳鈷錳酸鋰，由于價格低廉、循環性能好、結構穩定性好、振實密度高，成為比較理想的正極材料。但是該正極材料充電過程中容易脫Li，并且其易與電解液的進行副反應，影響循環壽命。

為了使正極材料與電解液分開從而減少材料與電解液副反應，抑制金屬離子的溶解，優化材料的循環性能，通常會對材料進行表面包覆。但是對于大多數包覆材料而言，存在著因包覆材料自身離子導電性較弱而影響Li離子傳輸等問題，會致使材料的倍率性能變差。

同時，目前在對材料進行表面包覆時主要采用干法包覆和濕法包覆，尤其是濕法包覆因具有更好的包覆均勻性而受到眾多科研工作者的青睞。然而，對于傳統的水系溶液包覆而言，水溶液會對材料表面產生一定的結構破壞，并可于表面生成電化學惰性物質，使最終電化學性能的發揮不及預期；而使用醇溶液包覆雖然對材料表面破壞程度較小、包覆效果較好，但其成本較高，不利于實現產業化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種NASICON型快離子導體改性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：

一種快離子導體改性鋰離子電池正極材料，該改性鋰離子電池正極材料是以鎳鈷錳酸鋰為基體，在所述基體表面包覆有NASICON型快離子導體材料；所述基體的中位粒徑為7～12μm。

上述的改性鋰離子電池正極材料，優選的，所述基體是由質量比為(2～8)：1的大粒徑鎳鈷錳酸鋰和小粒徑鎳鈷錳酸鋰球磨混合而成；其中，所述大粒徑鎳鈷錳酸鋰是指中位粒徑為10～14μm的鎳鈷錳酸鋰；所述小粒徑鎳鈷錳酸鋰是指中位粒徑為4～7μm的鎳鈷錳酸鋰。

上述的改性鋰離子電池正極材料，優選的，所述鎳鈷錳酸鋰為摻雜元素M的鎳鈷錳酸鋰，其分子式為Li_xNi_aCo_bMn_cM_dO₂，其中，1.0x≤1.1，0.3a≤0.8，0.1≤b0.4，0.1≤c0.4，0≤d≤0.1，且a+b+c+d＝1，M為Mg、Al、Zr、Ti、Cr、Fe、La、Zn和V中的一種或多種；所述NASICON型快離子導體材料的分子式為Li_1+yA_yTi_2-y(PO₄)₃，其中，0.6≥y＞0，A為Al、Cr、Fe、La、Y、Ga、In和Sc中的一種或多種。