[發明專利]一種導電率高的三元正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811049727.3
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109301185B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 羅利瓊;黃家奇;鄭世林;付海闊
• 申請（專利權）人: 清遠佳致新材料研究院有限公司;廣東佳納能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/60;H01M10/0525
• 代理公司: 北京成實知識產權代理有限公司 11724
• 代理人: 朱明福

一種導電率高的三元正極材料，其特征在于：包括內核和包覆在內核外表面的外殼組成；具有如下化學式：Li_cNi_aCo_bMn_1?a?bO₂其中，0≤a≤1，0≤b≤1，0.4≤c≤1.5；所述內核為鋰包覆鎳、鈷、錳的三元材料，所述外殼為導電聚合物的膜。在本發明中，外殼的薄膜的導電率較高，能夠降低三元材料的表面阻抗，從而提高電池的倍率性能。同時，本發明的三元正極材料能夠更好的與粘結劑進行結合，能夠在一定程度上阻止充放電過程中阻抗的變大，提高材料的循環性能。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池，尤其涉及一種鋰離子電池的導電率高的三元正極材料及其制備方法。

背景技術

目前，化石燃料仍然是主要的供電資源。然而隨著人類不合理的開采和利用，化石能源日趨緊張，環境污染日益嚴重。因此，開發利用新的清潔資源以及可再生能源，如太陽能、風能、潮汐能等成為了當務之急。但另一方面，電網的正常運行需要穩定連續的發電，太陽能、風能、潮汐能等受到天氣、地點以及時間等因素的制約，極大的限制了其大規模的應用和普及。為了解決該問題，大規模儲電技術成為了一個重要的研究領域。其中，二次電池由于具有較高的能量密度和轉化效率，成為了大規模儲電的優先選擇，而循環壽命長且具有最高能量密度的鋰離子電池被認為是最具有前途的二次電池。自20世紀90年代鋰離子電池成功問世以來，其在電動汽車、便攜電子設備等方面得到了相當規模的應用，但隨著鋰離子電池的不斷進步與發展，一系列的隱患也逐漸暴露在了人們的視野當中。

在高壓下，電解液中的成分會分解產生大量氣體腐蝕正極材料，從而溶解金屬離子。在這種條件下用金屬氧化物修飾三元材料表面，能夠很好的解決這一個問題，并且會增加材料的循環性能，但是用金屬氧化物進行修飾會帶來一個新的問題，就是會增加三元材料的表面阻抗，使得材料的首次放電比容量小。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種導電率高的三元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：一種導電率高的三元正極材料，包括內核和包覆在內核外表面的外殼；具有如下化學式：

Li_cNi_aCo_bMn_1-a-bO₂

其中，0≤a≤1，0≤b≤1，0.4≤c≤1.5；

所述內核為鋰包覆鎳、鈷、錳的三元材料，所述外殼為導電聚合物的膜；所述導電聚合物由乙炔、吡咯、噻吩及其衍生物進行聚合反應而得到。

本發明中，在內核表面形成一層化學性能非常穩定的薄膜，這層薄膜是一層非金屬薄膜，其不會影響到內核的主題結構，同時能夠阻擋電解液在高壓下分解產生的氣體對內核的腐蝕，保護材料結構；從化學反應的角度來講，能夠一定程度上抑制電解液的分解。

在本發明中，外殼的薄膜的導電率較高，能夠降低三元材料的表面阻抗，從而提高正極的導電能力，從而提高電池的倍率性能。同時，導電聚合物的包覆能夠阻止充放電過程中阻抗的變大，提高材料的循環性能。鋰電池的循環性能，是由正極與電解液匹配后的循環性能、負極與電解液匹配后的循環新能這兩者中交差的一者來決定的。

我們知道，鋰電池的負極現在一般采用覆碳鋁箔/銅箔，就是將分散好的納米導電石墨和碳包覆粒，均勻、細膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。它能提供極佳的靜態導電性能，收集活性物質的微電流，從而可以大幅度降低正/負極材料和集流之間的接觸電阻，并能提高兩者之間的附著能力，可減少粘結劑的使用量，進而使電池的整體性能產生顯著的提升。納米導電石墨是優良的導電體，其能夠降低電池內阻，抑制充放電循環過程中的動態內阻增幅。