[發(fā)明專利]表面包覆正極材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910162005.7
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109742382B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉超;吳海燕;常敬杭
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南桑瑞新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 黃曉慶

本發(fā)明涉及一種表面包覆正極材料及其制備方法和應(yīng)用，其中，表面包覆正極材料包括基體和包覆基體的包覆層，基體為正極材料，包覆層的組分含有偏磷酸鋁。上述表面包覆正極材料通過采用偏磷酸鋁形成包覆層，有效地改善了鋰離子電池正極材料的循環(huán)性能，特別是高溫循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及表面包覆正極材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著新能源汽車的發(fā)展，要求由鋰離子電池組成的動力系統(tǒng)能夠滿足快速充電、高續(xù)航里程、長循環(huán)壽命等要求。鋰離子電池正極材料是制約鋰離子電池性能的重要因素之一，因此改善鋰離子電池正極材料的性能，對于提升鋰離子電池性能具有重要意義。特別是，鎳鈷錳三元正極材料，其具有容量高，成本低的優(yōu)點，能夠較好的滿足鋰離子電池高續(xù)航里程、長循環(huán)壽命的要求，逐漸受到研究者的青睞。但是在使用過程中，由于正極材料會與電池中的電解液發(fā)生副反應(yīng)，造成正極材料中的陽離子溶出，結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，SEI膜的持續(xù)增長，最終導(dǎo)致循環(huán)壽命下降。因此，抑制正極材料與電解液的副反應(yīng)，提高正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對于提高鋰離子電池的循環(huán)壽命具有重要意義。其中，高溫循環(huán)性能對材料的要求更高，提升改善的技術(shù)難度更大，成為了限制了許多正極材料應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

表面包覆技術(shù)是一種有效改善正極材料循環(huán)性能的有效手段而被大家廣泛使用。通常采用氧化鉬、氧化鎵等金屬氧化物來進行包覆，該類材料能夠一定程度上改善電池的常溫循環(huán)性能，但改善高溫循環(huán)性能的效果欠佳。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種能夠有效改善電池高溫循環(huán)性能的表面包覆正極材料及其制備方法和應(yīng)用。

一種表面包覆正極材料，包括基體和包覆所述基體的包覆層，所述基體為正極材料，所述包覆層的組分含有偏磷酸鋁。

上述表面包覆正極材料通過采用偏磷酸鋁形成包覆層，有效地改善了鋰離子電池正極材料的循環(huán)性能，特別是高溫循環(huán)性能。具體地：偏磷酸鋁中的P＝O鍵，能夠有效的抵抗電解液對正極材料的表面侵蝕，同時可以避免正極材料與電池中的電解液發(fā)生副反應(yīng)，延長循環(huán)使用壽命。且偏磷酸鹽是二元磷酸鹽中最穩(wěn)定的磷酸鹽，相比于其他磷酸鹽或磷酸酯，在高溫下穩(wěn)定更高，能夠顯著改善電池的高溫循環(huán)性能。

在其中一實施例中，所述包覆層的組分還含有氧化鋁。

通過采用偏磷酸鋁和氧化鋁共同制備的包覆層來包覆正極材料，可以更進一步地改善正極材料的常溫和高溫循環(huán)性能，特別是高溫循環(huán)的改善效果尤為顯著。

在其中一實施例中，所述偏磷酸鋁和所述氧化鋁的質(zhì)量比大于等于10.5:1。

在其中一實施例中，所述包覆層由偏磷酸鋁和氧化鋁的混合物制備而成。

在其中一實施例中，所述包覆層為單層或多層結(jié)構(gòu)。

在其中一實施例中，所述包覆層為多層結(jié)構(gòu)，其中至少一層為偏磷酸鋁層，至少一層為氧化鋁層。

在其中一實施例中，所述正極材料為三元正極材料、二元正極材料及其他能夠作為正極的材料。

在其中一實施例中，所述三元正極材料為鎳鈷錳三元正極材料或鎳鈷鋁三元正極材料。

一種表面包覆正極材料的制備方法，包括以下步驟：

在基體上形成包覆層，，得到表面包覆正極材料，其中，所述包覆層的組分含有偏磷酸鋁，所述基體為正極材料。

上述方法通過將偏磷酸鋁負載到基體上，可以顯著改善正極材料的常溫和高溫循環(huán)性能，延長電池的使用壽命，且該方法操作簡單方便，原料來源廣泛，適宜工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。

在其中一實施例中，在基體上形成包覆層的步驟包括以下步驟：

提供磷酸一氫鋁和/或磷酸二氫鋁的漿液；