[發明專利]一種三元正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811454811.3
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109728261B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 時志翔;于建;謝恒斌;金國山;袁徐俊;佘圣賢
• 申請（專利權）人: 寧波容百新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務所(普通合伙) 33239
• 代理人: 吳曉微

本發明公開了一種三元正極材料及其制備方法，所述制備方法包括如下步驟：(1)水洗：加水對三元正極材料進行水洗，水洗時加入氧化石墨烯溶液，攪拌，得到水洗后氧化石墨烯包覆的三元正極材料；(2)烘干：將氧化石墨烯包覆的三元正極材料進行過濾，烘干，得到烘干后氧化石墨烯包覆的三元正極材料；(3)燒結：將烘干后氧化石墨烯包覆的三元正極材料進行燒結，得到石墨烯包覆的三元正極材料。本發明通過在三元正極材料水洗過程中包覆氧化石墨烯，同時通過后續的高溫燒結過程在三元正極材料表面生成高導電性的導電層，不僅降低了三元正極材料的粉末電阻率，而且提高了三元正極材料的循環性能。

技術領域

本發明涉及三元正極材料改性技術領域，具體涉及一種三元正極材料及其制備方法。

背景技術

相對磷酸鐵鋰等正極材料，高鎳三元正極材料具有高比容量，高工作電壓，高離子、電子電導率等優勢。隨補貼政策對能量密度的要求的不斷提高，電芯企業對三元正極材料的需求量與日俱增。

三元正極材料容量的提升得益于材料中Ni含量的增加，但隨之帶來的后果是pH增加、加電芯產氣增加、高溫及常溫循環性能降低等問題。

為改善三元正極材料隨Ni含量增加產生的一系列問題，通常采用包覆的方式改善三元正極材料的性能，然而隨著包覆種類和包覆量的增加，三元正極材料的粉末電阻率直線上升，這制約了三元正極材料的循環性能。

目前尚未發現有發表改善三元正極材料粉末電阻率的相關專利或文獻。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服三元正極材料在制備改性過程中粉末電阻率升高以及循環性能下降的技術缺陷，提供一種三元正極材料及其制備方法。本發明通過在三元正極材料水洗過程中包覆氧化石墨烯，同時通過后續的高溫燒結過程在三元正極材料表面生成高導電性的石墨烯導電層，不僅降低了三元正極材料的粉末電阻率，而且提高了三元正極材料的循環性能；本發明提出的三元正極材料包覆方案效果明顯，簡單易行，易于產業化生產。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

一種三元正極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)水洗：加水對三元正極材料進行水洗，水洗時加入氧化石墨烯溶液，攪拌，得到水洗后氧化石墨烯包覆的三元正極材料；

(2)烘干：將步驟(1)所述氧化石墨烯包覆的三元正極材料進行過濾，烘干，得到烘干后氧化石墨烯包覆的三元正極材料；

(3)燒結：將步驟(2)所述烘干后氧化石墨烯包覆的三元正極材料進行燒結，氧化石墨烯轉化為高導電性的石墨烯層，得到石墨烯包覆的三元正極材料。

優選地，所述步驟(1)中，所述三元正極材料為Li_nNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，其中0＜x＜0.5，0＜y＜0.5，0.9＜n＜1.5。

優選地，所述步驟(1)中，所述氧化石墨烯的尺寸＜15μm，層數＜100層，C∶O≤3.0，所述氧化石墨烯溶液的濃度為0.1～100g/L。

更優選地，所述氧化石墨烯的尺寸＜5μm，層數＜100層，C∶O≤3.0，所述氧化石墨烯溶液的濃度為0.1～100g/L。

最優選地，所述氧化石墨烯的尺寸為0.2μm，層數為3層，C∶O＝1.9，所述氧化石墨烯溶液的濃度為2g/L。

優選地，所述步驟(1)中，所述氧化石墨烯和所述三元正極材料的質量比為0.000016％～0.016％。

優選地，所述步驟(1)中，所述攪拌的轉速為20～300r/min，所述攪拌的時間為1～100min。

優選地，所述步驟(2)中，所述烘干采用加熱方式進行。