[發明專利]一種多元包覆改性單晶三元正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910896271.2
• 申請日: 2019-09-22
• 公開（公告）號: CN110803720B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 李宇東;吳建華;范江;馬真;文雅;周志度;鄧利遠;賀亞峰;萬國江
• 申請（專利權）人: 英德市科恒新能源科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01B35/12;C01B25/37;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州市科豐知識產權代理事務所(普通合伙) 44467
• 代理人: 龔元元

本發明公開了一種多元包覆改性單晶三元正極材料的制備方法，所述的方法具體為：把三元正極材料和磷鎢酸鹽顆粒、硼酸鹽顆?；旌显谝黄?，在200?400℃、有氧環境下保溫2?8h，然后開始降溫至室溫，形成一種多元包覆改性單晶三元正極材料。其優勢在于改善單晶三元正極材料在充放電過程中因表面副反應引起的結構性破裂和循環性能下降的問題。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料領域，具體為一種多元包覆改性單晶三元正極材料及其制備方法。

背景技術

申請人北京理工大學于2018年申請了一項發明專利CN201811492423.4，其公開了一種表層包覆鎢酸鋰及摻雜W的三元正極材料，所述表層包覆鎢酸鋰及摻雜W的三元正極材料包括鎳鈷錳三元正極材料及附著在所述鎳鈷錳三元正極材料之外的鎢酸鋰層；所述鎳鈷錳三元正極材料為LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂,其中x0.6，y0，1-x-y0；所述鎳鈷錳三元正極材料向內延伸5-10nm的區域內摻雜W離子，形成W離子摻雜層。

其采用一步法實現，即在前驅體與鋰鹽混合的過程中加入鎢源，再加高溫煅燒得到，制備方法簡單。所述表層包覆鎢酸鋰及摻雜W的三元正極材料可以改善高鎳三元正極材料在循環過程中因表層結構不穩定而導致材料整體循環性能差等問題，其利用包覆及摻雜兩者協同作用改善三元正極材料的電化學性能及結構穩定性，從而得到高性能的高鎳三元正極材料。

其綜合性能為循環50周后，表層包覆鎢酸鋰及摻雜W的三元正極材料與鎳鈷錳三元正極材料的循環性能相比，前者的循環容量保持率約為：95％-97.5％，后者循環保持率為93％。

本申請所要解決的技術問題是：單晶三元正極材料在充放電過程中，其表面與電解液接觸面會發生副反應，引起結構性破裂、脹氣和循環性能下降的技術難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多元包覆改性單晶三元正極材料的制備方法，該方法的優勢在于改善單晶三元正極材料在充放電過程中因表面副反應引起的結構性破裂和循環性能下降的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種多元包覆改性單晶三元正極材料的制備方法，所述的方法具體為：把三元正極材料和磷鎢酸鹽顆粒、硼酸鹽顆?；旌显谝黄穑?00-400℃、有氧環境下保溫2-8h，然后開始降溫至室溫，形成一種多元包覆改性單晶三元正極材料。

在上述的多元包覆改性單晶三元正極材料的制備方法中，所述的三元正極材料為LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O₂，其中，0＜x≤0.65，0＜y＜1.0，0＜x+y＜1.0。

在上述的多元包覆改性單晶三元正極材料的制備方法中，所述三元正極材料、磷鎢酸鹽顆粒、硼酸鹽顆粒的質量比為100：0.5-5：0.2-3。

在上述的多元包覆改性單晶三元正極材料的制備方法中，所述磷鎢酸鹽顆粒為磷鎢酸銨、磷鎢酸鋰中的一種；所述硼酸鹽顆粒為四硼酸鋰、偏硼酸鋰中的一種。

在上述的多元包覆改性單晶三元正極材料的制備方法中，所述有氧環境中氧氣體積比含量為20vol％-100vol％。

在上述的多元包覆改性單晶三元正極材料的制備方法中，所述的方法具體包括如下步驟：

步驟1：把三元正極材料和磷鎢酸鹽顆粒、硼酸鹽顆粒均勻混合在一起；

步驟2：在200℃-400℃、有氧環境下保溫2-8小時；

步驟3：降溫至室溫，形成一種多元包覆改性單晶三元正極材料；

降溫過程中降溫時長為5-10小時。