[發(fā)明專利]金屬硒化物/C/B復(fù)合包覆的正極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811596880.8
• 申請(qǐng)日: 2018-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN109755513B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許開華;周子龍;徐世國;陳玉君;張明龍;周曉燕;彭建明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 格林美（無錫）能源材料有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 北京雙收知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 曾曉芒

本發(fā)明適用于鋰電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，提供一種金屬硒化物/C/B復(fù)合包覆的正極材料及其制備方法，通過使用高離子電導(dǎo)率的金屬硒化物包覆鎳鈷錳三元單晶型正極材料，提升其倍率性能，然后再在外層包覆多孔無定型碳/碳化硼，控制金屬硒化物的穿梭效應(yīng)，將材料與電解液隔離的同時(shí)，增加了離子傳輸通道，提升材料的倍率性能和循環(huán)性能；同時(shí)由于碳包覆層的存在可減少正極中導(dǎo)電劑的使用量，從而降低正極質(zhì)量，提升電池的質(zhì)量能量密度，解決了由于導(dǎo)電劑分散不均而引起內(nèi)阻增加的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬硒化物/C/B復(fù)合包覆的正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，正極材料從形貌上區(qū)分，可以分為單晶和二次粒子等不同類型材料。單晶是通過特殊的燒結(jié)工藝，將三元前驅(qū)體混合鋰鹽燒結(jié)而成，由于需要讓由一次粒子團(tuán)聚而成的前驅(qū)體重新散開，所以燒結(jié)溫度以及鋰過量比例相較于燒結(jié)二次球材料更高，過高的燒結(jié)溫度以及鋰配比導(dǎo)致單晶的倍率性能較差，目前主要的手段是通過使用小顆粒的前驅(qū)體來控制單晶材料的粒徑，以提高倍率性能，而這種方法改善效果有限。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬硒化物/C/B復(fù)合包覆的正極材料及其制備方法，旨在解決目前單晶類型的正極材料的倍率性能差的技術(shù)問題。

一方面，一種金屬硒化物/C/B復(fù)合包覆的正極材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：

步驟S1、以鎳鹽、鈷鹽和錳鹽按一定比例混合制備三元前驅(qū)體溶液，加入氨水和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH在10-12之間，控制溫度和時(shí)間，過濾、洗滌、干燥，得到鎳鈷錳三元前驅(qū)體；

步驟S2、將所述鎳鈷錳三元前驅(qū)體與鋰鹽按摩爾比例混合后，然后高溫?zé)Y(jié)，粉碎過篩得到單晶材料；

步驟S3、按照一定的添加比例將金屬鹽在機(jī)械攪拌下加入硒代氨基酸溶液，充分混合后加入所述單晶材料，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)干燥，然后在惰性氣體保護(hù)下燒結(jié)包覆，過篩，得到一次包覆材料顆粒；

步驟S4、將所述一次包覆材料顆粒以及一定比例的硼源在含有不飽和鍵的有機(jī)物溶液中充分分散，然后添加引發(fā)劑，控制反應(yīng)溫度在機(jī)械攪拌下進(jìn)行超聲輔助聚合，得到表面形成聚合物包覆層的二次包覆材料顆粒；

步驟S5、將所述二次包覆材料顆粒用無水乙醇洗滌數(shù)次后，于惰性氣體環(huán)境中燒結(jié)，使表面的聚合物包覆層碳化形成多孔的無定型碳/碳化硼復(fù)合包覆層，然后過篩，得到復(fù)合金屬硒化物/C/B復(fù)合包覆的鎳鈷錳三元正極材料。

具體的，步驟S2中，所述鎳鈷錳三元前驅(qū)體與鋰鹽混合的摩爾比為Li:(Ni+Co+Mn)＝1.01-1.08，所述高溫?zé)Y(jié)的溫度為850-1100℃。

具體的，步驟S3中，所述金屬鹽為氯鹽或硝酸鹽、碳酸鹽中的一種或幾種的混合物，所述金屬鹽的金屬為Zr、Mg、Al、In、Mo中的任意一種或幾種，所述硒代氨基酸為硒代半胱氨酸或硒代蛋氨酸。

具體的，步驟S3中，燒結(jié)溫度為300-700℃。

具體的，步驟S4中，所述硼源為硼砂、硼酸、硼酸銨中的一種或幾種，所述含有不飽和鍵的有機(jī)物為含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵以及能夠形成長鏈的物質(zhì)。

具體的，所述含有不飽和鍵的有機(jī)物為丙烯酸酯、環(huán)烷烴、丙烯酰胺、氨基酸、葡萄糖中的一種或幾種的混合物。

具體的，步驟S4中，所述反應(yīng)溫度為45℃以下，反應(yīng)時(shí)間為0.5-2h。

具體的，步驟S5中，燒結(jié)溫度為450-850℃，燒結(jié)時(shí)間為2-15h。

另一方面，一種金屬硒化物/C/B復(fù)合包覆的正極材料，采用所述金屬硒化物/C/B復(fù)合包覆的正極材料的制備方法制備得到。