[發(fā)明專利]一種提高鋰離子電池正極材料循環(huán)穩(wěn)定性的包覆方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910887360.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN110556526A
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范未峰;鄧敏;顏華;張鄭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 宜賓鋰寶新材料有限公司
• 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: 51231 成都泰合道知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 呂曉霞

本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種提高鋰離子電池正極材料循環(huán)穩(wěn)定性的包覆方法，將正極材料與金屬有機(jī)化合物進(jìn)行球磨混合，然后進(jìn)行煅燒處理即得金屬氧化物包覆的正極材料，所述正極材料含有鎳元素，且在充電態(tài)下具有Ni⁴⁺出現(xiàn)。本發(fā)明選用金屬有機(jī)化合物為包覆物對(duì)正極材料進(jìn)行包覆，將球磨后的金屬有機(jī)化合物和正極材料的混合物在進(jìn)行煅燒處理，金屬有機(jī)化合物在高溫作用下快速分解為高活性氧化物和有機(jī)基團(tuán)，有機(jī)基團(tuán)分離后燃燒釋熱將高活性氧化物“焊接”在正極材料表面，形成致密的金屬氧化物包覆層，有效阻斷正極材料本體與電解液的反應(yīng)，大大提高了鋰離子電池正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料領(lǐng)域，尤其是一種提高鋰離子電池正極材料循環(huán)穩(wěn)定性的包覆方法。

背景技術(shù)

一些鋰離子電池正極材料中含有鎳元素，如鎳錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰等，這些正極材料在充放電過程中電解液會(huì)與電極界面發(fā)生一系列副反應(yīng)，導(dǎo)致正極材料中的離子溶解，而造成正極材料容量降低，循環(huán)穩(wěn)定性差，為了提高鋰離子電池正極材料的性能，研究者采取各種方式對(duì)其進(jìn)行改性研究，表面包覆、離子摻雜、形貌調(diào)控等，表面包覆是避免材料/電解液界面反應(yīng)的最有效的方法之一，采用氧化物包覆是表面包覆最常用的手段，氧化物包覆能有效抑制鎳離子和錳離子等的溶解，明顯改善其循環(huán)性能，所采用的的氧化物主要包括納米二氧化硅、氧化鎂、氧化鋅、氧化錳、氧化鋯、氧化鋁以及混合金屬氧化物等，但是氧化物對(duì)材料本體的包覆是以納米級(jí)的包覆物粉體與材料本體進(jìn)行機(jī)械混合，依靠包覆物對(duì)材料本體的吸附實(shí)現(xiàn)的松散的物理包覆，常規(guī)的鋰電材料及電解液的工作電壓一般為3.7V，其采用常規(guī)的物理包覆即可保證其循環(huán)穩(wěn)定性，而一些含有鎳元素的正極材料，如鎳錳酸鋰具有高工作電壓(～4.7V vs.Li/Li⁺)、理論比容量147mAh/g，因此具有高能量密度；具有三維鋰離子傳輸通道，倍率性能好；儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉；環(huán)境友好，被認(rèn)為是最具有潛力的動(dòng)力鋰離子電池材料之一，Ni²⁺在高電壓(≥4.5V)充電過程中可以變化到Ni⁴⁺，Ni⁴⁺異常活躍，極易通過松散的物理包覆層與電解液發(fā)生造成電解液的氧化分解，因此鎳錳酸鋰等在充電過程中有高價(jià)鎳出現(xiàn)的正極材料在電池中不可避免的發(fā)生正極材料和電解液的副反應(yīng)，導(dǎo)致錳、鎳等的溶解、電解液的氧化，因此亟需尋找一種鋰離子電池正極材料的包覆方法，能夠在正極材料表面形成致密的包覆層，使正極材料具有較高的循環(huán)穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高鋰離子電池正極材料循環(huán)穩(wěn)定性的包覆方法，其能夠在正極材料表面形成致密的包覆層，使正極材料具有較高的循環(huán)穩(wěn)定性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種提高鋰離子電池正極材料循環(huán)穩(wěn)定性的包覆方法，將正極材料與金屬有機(jī)化合物進(jìn)行球磨混合，然后進(jìn)行煅燒處理即得金屬氧化物包覆的包覆正極材料，所述正極材料含有鎳元素，且在充電態(tài)下具有Ni⁴⁺出現(xiàn)。

進(jìn)一步的，所述的正極材料為鎳錳酸鋰正極材料或在充電態(tài)下具有Ni⁴⁺出現(xiàn)的層狀含鎳正極材料。

進(jìn)一步的，所述的正極材料為L(zhǎng)iNi_0.5Mn_1.5O₄、Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂中的其中一種。

進(jìn)一步的，所述金屬有機(jī)化合物包括鐵系、鈷系、錳系金屬有機(jī)化合物中的一種或幾種。

進(jìn)一步的，所述金屬有機(jī)化合物選用亞鐵氰化鐵、氰化亞鈷、亞鐵氰化鈷中的一種或幾種。