[發(fā)明專利]碳包覆三元正極材料的制備方法及其制得的碳包覆三元正極材料、鋰離子電池和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811289186.1
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109192975B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳耀;吳理覺;文定強(qiáng);馮煥村;衛(wèi)強(qiáng);吳瓊?cè)?/a>
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東佳納能源科技有限公司;清遠(yuǎn)佳致新材料研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李進(jìn)

本發(fā)明公開了一種碳包覆三元正極材料的制備方法及其制得的碳包覆三元正極材料、鋰離子電池和應(yīng)用，涉及三元正極材料技術(shù)領(lǐng)域。碳包覆三元正極材料的制備方法包括以下步驟：將三元前驅(qū)體濕料A和鋰鹽加入碳源溶液中，冷凍干燥后得到三元前驅(qū)體材料B，三元前驅(qū)體材料B經(jīng)燒結(jié)后得到碳包覆三元正極材料；三元前驅(qū)體濕料A是三元混合鹽溶液、沉淀劑溶液、絡(luò)合劑溶液和陰離子表面活性劑溶液混合反應(yīng)后得到的。該材料不僅表面被碳包覆，而且在其內(nèi)部也實現(xiàn)碳包覆，碳體相包覆的三元材料不僅能夠極大提高其大倍率穩(wěn)定性和高電壓循環(huán)穩(wěn)定性，而且對其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和內(nèi)部電子電導(dǎo)率也有很大改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三元正極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種碳包覆三元正極材料的制備方法及其制得的碳包覆三元正極材料、鋰離子電池和應(yīng)用。

背景技術(shù)

鋰離子電池三元正極材料具有容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好和成本適中等優(yōu)點(diǎn)，這類材料可以有效克服鈷酸鋰材料成本過高、錳酸鋰材料穩(wěn)定性不高、磷酸鐵鋰容量低等問題，已成功應(yīng)用于電池中，并且應(yīng)用規(guī)模得到了迅速的發(fā)展。但是，三元正極材料也存在一些亟需解決的問題，主要包括：電子導(dǎo)電率低、大倍率穩(wěn)定性差、高電壓循環(huán)穩(wěn)定性差以及高低溫性能差等。針對這些問題，碳包覆是改善其上述缺點(diǎn)的較為有效的方法之一。

目前碳包覆三元材料的工藝通常是將碳源與三元材料前驅(qū)體在一定氣氛條件下煅燒或熔融，將碳源沉積于三元材料的表層，實現(xiàn)碳包覆的目的，但這種方法得到的三元材料是表層包覆碳，只能夠?qū)Σ牧吓c電解液之間的電導(dǎo)率和二者的穩(wěn)定性改善，部分提高其大倍率穩(wěn)定性、高電壓循環(huán)穩(wěn)定性和外部電子導(dǎo)電性，性能改善有限，碳包覆三元材料的性能有待進(jìn)一步提高。

因此，所期望的是獲得一種新的碳包覆三元正極材料的制備方法，其能夠解決上述問題中的至少一個。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種碳包覆三元正極材料的制備方法，能夠緩解上述問題中的至少一個。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種采用上述碳包覆三元正極材料的制備方法制得的碳包覆三元正極材料，該材料不僅表面被碳包覆，而且在其三元材料的內(nèi)部也實現(xiàn)碳包覆，碳體相包覆的三元材料不僅能夠極大提高其大倍率穩(wěn)定性和高電壓循環(huán)穩(wěn)定性，而且對其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和內(nèi)部電子電導(dǎo)率也有很大改善。

本發(fā)明的目的之三在于提供一種采用上述碳包覆三元正極材料制備得到的鋰離子電池，具有與上述碳包覆三元正極材料相同的優(yōu)勢。

本發(fā)明的目的之四在于提供一種上述鋰離子電池在電子設(shè)備、電動工具或電動車輛中的應(yīng)用。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

第一方面，提供了一種碳包覆三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

將三元前驅(qū)體濕料A和鋰鹽加入碳源溶液中，冷凍干燥后得到三元前驅(qū)體材料B，三元前驅(qū)體材料B經(jīng)燒結(jié)后得到碳包覆三元正極材料；

三元前驅(qū)體濕料A是三元混合鹽溶液、沉淀劑溶液、絡(luò)合劑溶液和陰離子表面活性劑溶液混合反應(yīng)后得到的。

優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述陰離子表面活性劑包括α-烯基磺酸鹽、醇醚硫酸鹽或脂肪酸甲酯磺酸鹽中的一種或幾種，優(yōu)選為含有C16-18的烷基鏈的α-烯基磺酸鹽、含有C12-16的烷基鏈的醇醚硫酸鹽或含有C16-18的烷基鏈的脂肪酸甲酯磺酸鹽中的一種或幾種；

優(yōu)選地，所述陰離子表面活性劑溶液的質(zhì)量濃度為所述三元混合鹽溶液質(zhì)量濃度的1/6-1/3，優(yōu)選為1/6-1/4，進(jìn)一步優(yōu)選為1/5。

優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述鋰鹽包括乙酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰、硫酸鋰、氯化鋰、氟化鋰、草酸鋰、磷酸鋰、磷酸氫鋰或碳酸鋰中的一種或幾種；