[發明專利]一種原位包覆鋰離子電池正極材料的改性方法

在審

• 申請號: 201910854680.6
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110492087A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 李運姣;張金平;王世磊;李普良;李偉;李華成
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 43213 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 劉向丹<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種原位包覆鋰離子電池正極材料的改性方法，包括下述的步驟：將經過干燥的包覆原料加入電解液中，并使包覆原料均勻分散在電解液中；將上述電解液與鋰離子電池正極、負極組裝成鋰離子電池；將組裝好的鋰離子電池進行充放電循環，在充放電循環過程中包覆原料在正極材料表面原位形成一層包覆層。本發明將包覆原料加入鋰離子電池電解液中均勻分散后，不需改變正負極制備工藝和電池組裝工藝，不需改變鋰離子電池充放電電壓，可在原有的生產條件下生產，不用增加包覆工藝流程。只需在配制電解液時將添加劑加入其中，通過充放電循環便可實現原位包覆，并且對鋰電池性能改善顯著。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種原位包覆鋰離子電池正極材料的改性方法。

背景技術

近些年來，鋰離子電池由于具有能量密度大、工作電壓高、循環性能和安全性能好、無污染等優勢，廣泛應用于電子產品、移動電源、電動汽車以及儲能領域。目前，常用的正極材料主要包括鈷酸鋰(LCO)、三元材料(NCM、NCA)、尖晶石型錳酸鋰(LMO)、富鋰錳基(OLO)和磷酸鐵鋰(LFP)。其中三元材料由于結合了鎳酸鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰的優點，性能優于任何一個單一材料，具有明顯的三元協同效應和突出的高比能特性，是目前最具前景的鋰離子電池正極材料之一。但是三元鋰電池仍然存在正極材料顆粒破碎、過渡金屬溶解和電解質氧化分解等問題，直接影響三元鋰電池的性能。

現有提高正極材料循環性能、倍率性能以及高溫性能的方法主要有摻雜、包覆和電解液功能添加劑改性。摻雜改性方法可以有效降低正極材料的陽離子混排，穩定材料結構，但摻雜方法不僅對摻雜元素、燒結溫度有嚴格要求，而且不能從根本上抑制電解液與正極材料之間的副反應；包覆改性方法對正極材料的表面包覆可以有效地阻隔正極材料和電解液的直接接觸，減少兩者間界面的副反應，不僅讓正極材料結構更加穩定，而且抑制電解液的分解，但是目前常規的包覆方法不僅對包覆物質的種類、粒徑有嚴格要求，而且包覆方法復雜，包覆物質價格較高，不適合大規模工業化生產；電解液功能添加劑是保護正極材料、提高鋰離子電池循環性能行之有效的方法，具有添加劑用量小、效果顯著的特點。通常的電解液添加劑為有機類物質，如噻吩酯類化合物、碳酸亞乙烯酯等，但由于有機類物質大部分有毒，純度要求高，而且制備條件復雜，價格昂貴，使其應用受到限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，綜合表面包覆和電解液功能添加劑的優勢，提供一種原位包覆鋰離子電池正極材料的改性方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種原位包覆鋰離子電池正極材料的改性方法，包括下述的步驟：

(1)將經過干燥的包覆原料加入電解液中，并使包覆原料均勻分散在電解液中；

(2)將上述電解液與鋰離子電池正極、負極組裝成鋰離子電池；

(3)將組裝好的鋰離子電池進行充放電循環，在充放電循環過程中包覆原料在正極材料表面原位形成一層包覆層。

進一步的，在惰性氣氛環境下將經過干燥的包覆原料加入電解液中。

進一步的，所述的包覆原料為ZnO粉末。

進一步的，所述包覆原料粒徑為<1000nm。

進一步的，所述包覆原料質量與電解液體積的比為10-5000μg/mL。

進一步的，所述電解液為LiPF₆的有機溶液。

進一步的，所述鋰離子電池正極材料為鎳鈷錳三元正極材料。

進一步的，所述充放電循環3～100圈。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：