[發(fā)明專利]氟化鈧提高高鎳三元正極材料電化學(xué)性能的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811623152.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN109728275A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 穆道斌;趙志坤;陳實(shí);馬瑞;劉北元;李純莉;謝慧琳;呂海健;謝朝香
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué);上海空間電源研究所
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京理工正陽(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發(fā)明涉及一種氟化鈧提高高鎳三元正極材料電化學(xué)性能的方法，屬于鋰離子正極材料制備領(lǐng)域。利用氧化鈧粉末、氟化銨等制備得到的氟化鈧與高鎳三元前驅(qū)體、鋰源固相進(jìn)行混合，降低了成本，在高鎳三元正極材料表面生成ScF₃物相，含F(xiàn)離子的存在抑制了高鎳三元材料表面與電解液副反應(yīng)的發(fā)生。高鎳三元材料表面生成的ScF₃物相，具有負(fù)熱膨脹能力，對(duì)電池充放電過程中材料體積膨脹起到了一定的抑制作用，緩解了體積收縮膨脹帶來(lái)的結(jié)構(gòu)惡化問題，增強(qiáng)了材料高溫下的穩(wěn)定性。經(jīng)過ScF₃包覆處理的材料倍率特性、循環(huán)性能均得到提升。本發(fā)明提高了大電流密度下鋰離子電池高鎳三元正極材料的電化學(xué)性能，提高了材料的倍率特性、循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氟化鈧提高高鎳三元正極材料電化學(xué)性能的方法，屬于鋰離子正極材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著全球氣候的變化，溫室效應(yīng)的逐漸加劇，化石能源危機(jī)的產(chǎn)生，低碳生活是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。一線城市汽車尾氣的排放是空氣質(zhì)量惡化的主要原因之一，我國(guó)政府鼓勵(lì)民眾購(gòu)買、使用新能源電動(dòng)汽車，有效推廣新能源電動(dòng)汽車的應(yīng)用，推進(jìn)城市低碳生活進(jìn)程。盡管對(duì)新能源電動(dòng)汽車的需求不斷增加，但是民眾對(duì)電動(dòng)汽車的接受程度仍然很低，主要由于其較短的單次續(xù)航里程、較長(zhǎng)的充電時(shí)間。為了滿足新能源電動(dòng)汽車較長(zhǎng)的單次行駛里程和較短的充電時(shí)間，開發(fā)高性能鋰離子電池迫在眉睫。正極材料是制約鋰離子電池發(fā)展的主要原因，正極材料倍率性能的好壞直接影響鋰離子在大功率用電器中的應(yīng)用，開發(fā)高倍率、高容量鋰離子電池正極材料至關(guān)重要。

鎳鈷錳酸鋰三元正極材料由于Ni-Co-Mn的協(xié)同作用，表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能，已成為目前最具發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料之一。隨著鎳含量的提高，三元材料比容量逐漸增加，但是加劇了材料在充放電過程中相變的發(fā)生，增長(zhǎng)了鋰離子完全脫出材料的時(shí)間，材料表面與電解液副反應(yīng)增加，過渡金屬的溶解加劇，材料的倍率特性、循環(huán)穩(wěn)定性變差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提高大電流密度下鋰離子電池高鎳三元正極材料的電化學(xué)性能，提高材料的倍率特性、循環(huán)性能，提供一種氟化鈧提高高鎳三元正極材料電化學(xué)性能的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

氟化鈧提高高鎳三元正極材料電化學(xué)性能的方法，具體步驟如下：

步驟一、將氧化鈧粉末、氟化銨粉末按照3:1摩爾比在球磨機(jī)中進(jìn)行混合，配置成混合粉末A；

步驟二、將步驟一所得粉末A在Ar氣氣氛下加熱至300～700℃煅燒8～12h，得到氟化鈧粉末B；

步驟三、將步驟二所得粉末B與鋰離子電池高鎳三元前驅(qū)體、鋰源按照相應(yīng)比例在球磨機(jī)中進(jìn)行混合0.5～1.5h，得到粉末C；

步驟四、講步驟三所得粉末C在氧氣氣氛下加熱至450～900℃溫度，并在此溫度下煅燒10～15h，得到高鎳三元正極材料，表面生成ScF₃。

步驟一所述球磨罐、球磨珠為氧化鋯或者瑪瑙材料；

步驟一所述球磨轉(zhuǎn)速為50～150rpm；

步驟一所述球磨時(shí)間為0.5～1.5h；

步驟二所述煅燒溫度為300～700℃；

步驟二所述煅燒時(shí)間為8～12h；

步驟三所述高鎳三元前驅(qū)體為Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂，其中：0.6≦x≦1；

步驟三所述前驅(qū)體與鋰源摩爾比為1:1.02～1.08；

步驟三所述ScF₃與高鎳三元前驅(qū)體質(zhì)量比為1～5:100；