[發明專利]復合包覆改性的鋰離子電池正極材料及其制備方法、正極和鋰離子電池

在審

• 申請號: 201811314411.2
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109411733A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 程潔;陳玉超;張偉;周舟;劉玉璽;王麗萍;陳社;張敏
• 申請（專利權）人: 煙臺卓能鋰電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/131;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 董琳;耿超

本公開涉及一種復合包覆改性的鋰離子電池正極材料及其制備方法、正極和鋰離子電池，該正極材料包括核殼結構復合材料，核殼結構復合材料包括內核和包覆在內核表面的殼層，內核為鎳鈷錳酸鋰顆粒，殼層包括第一納米金屬氧化物和第二納米金屬氧化物，第一納米金屬氧化物為納米氧化鎢，第二納米金屬氧化物包括納米氧化鋁、納米氧化硅、納米氧化鈦、納米氧化鋯和納米氧化鎂中的至少一種，以金屬元素計，第一納米金屬氧化物和第二納米金屬氧化物的重量比為1：(0.5～2.0)。該正極材料含有結構穩定的核殼結構復合材料，在離子脫嵌中不易發生結構坍塌，比容量較高，循環性能和倍率性能好；能減少電解液與內核的直接接觸，減少副反應，提升電極材料的安全性能。

技術領域

本公開涉及鋰離子電池領域，具體地，涉及一種復合包覆改性的鋰離子電池正極材料及其制備方法、正極和鋰離子電池。

背景技術

生命、環境、能源是人類在21世紀面臨的三大全球性問題，尤其是全球性資源短缺日益突出，新型能源的發展顯得尤為重要。近年來，新能源汽車憑借其節能減排、便捷環保的優勢受到各國政府的高度重視。新能源汽車采用鋰離子動力電池作為動力系統，正極材料作為鋰離子動力電池的關鍵組件，其性能的優劣直接影響動力電池的壽命和安全性能。

傳統的鋰離子動力電池主要采用橄欖石結構的磷酸鐵鋰，但是磷酸鐵鋰的能量密度低，限制了其在電動乘用車中的大規模應用。

高鎳三元正極材料是α-NaFeO₂層狀結構，其實際可逆比容量可以達到200mAh/g或者更高，質量能量密度和體積能量密度優勢明顯，適合用于對續航里程要求較高的電動乘用車動力電池。但是隨著鎳含量的升高，鎳鈷錳酸鋰材料鋰在高電壓下的離子脫嵌過程中易發生相變而導致結構坍塌，造成電池容量衰減且循環性能下降。此外，高鎳三元材料在充放電過程中表現出快速的容量衰減和阻抗上升，尤其是充電時材料粒子表面的晶體和電子結構不均勻，粒子表面Li的脫出量更大，導致材料結構不穩定。對于高鎳三元正極材料來說，材料結構的不穩定是對電池系統不利的根源，嚴重影響材料的循環性能和安全性能。

發明內容

本公開的目的是提供一種鋰離子電池正極材料，以改善高鎳三元正極材料的循環性能、倍率性能及安全性能。

本公開第一方面提供一種鋰離子電池正極材料，該正極材料包括核殼結構復合材料，所述核殼結構復合材料包括內核和包覆在所述內核表面的殼層，所述內核為鎳鈷錳酸鋰顆粒，所述殼層包括第一納米金屬氧化物和第二納米金屬氧化物，所述第一納米金屬氧化物為納米氧化鎢，所述第二納米金屬氧化物包括納米氧化鋁、納米氧化硅、納米氧化鈦、納米氧化鋯和納米氧化鎂中的至少一種，以金屬元素計，所述第一納米金屬氧化物和所述第二納米金屬氧化物的重量比為1:(0.5～2.0)。

可選地，所述核殼結構復合材料的平均粒徑為8～14μm。

可選地，所述內核為鎳鈷錳酸鋰的二次顆粒，所述鎳鈷錳酸鋰的化學式為Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂，其中0.6≤x≤0.9，0.05≤y≤0.2。

可選地，所述核殼結構復合材料的XRD譜圖的(003)衍射峰的峰強度I₀₀₃和(104)衍射峰的峰強度I₁₀₄的比值I₀₀₃/I₁₀₄為1.1≤I₀₀₃/I₁₀₄≤1.5；所述核殼結構復合材料的(104)衍射峰的半峰寬為0.2～0.26。

可選地，所述鎳鈷錳酸鋰顆粒與所述第一納米金屬氧化物和所述第二納米金屬氧化物的重量比為1:(0.0005～0.005):(0.00025～0.0025)。