[發明專利]一種表面改性鎳基電極材料

有效

• 申請號: 201911174886.0
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110707315B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 何蕊;劉振法;張利輝;白薛;魏愛佳
• 申請（專利權）人: 河北省科學院能源研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 郭璐

本發明公開了一種表面改性鎳基電極材料，包括鎳基材料前驅體、醋酸鋰和修飾物質，所述修飾物質為氧離子導體材料；所述氧離子導體材料為氧化釔穩定氧化鉍、氧化鏑穩定氧化鋯或氧化釤穩定氧化錫中的任一種或者兩者的結合；所述氧離子導體材料的質量占總電極材料的0.01?5%；所述鎳基材料前驅體中鎳、鈷、錳的質量比為0.6~0.9：0.05~0.2：0.05~0.2。本發明中鎳基電極材料經氧離子導體修飾后可抑制Li⁺/Ni²⁺的無序性，提高材料的初始庫倫效率，同時鋰和鎳在脫鋰過程中的空位協同作用加劇了氧的不穩定性，而氧離子導體在修飾鎳基材料的過程中恰好提供了氧離子空位，從而提高材料的結構穩定性。

技術領域

本發明涉及電極材料技術領域，尤其涉及一種表面改性鎳基電極材料。

背景技術

隨著新能源汽車行業的快速發展，對電動汽車的續航里程以及安全性能提出了更高的要求。傳統的鋰離子電池正極材料由于其自身的限制無法滿足需求。富鎳三元正極材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂結合了 Ni-Co-Mn 三種元素的優點，協同作用，其中 Ni 元素能有效增加材料的比容量，隨著Ni含量的提高，材料的能量密度隨之提高；Mn 元素降低材料成本，提高電池的安全性和穩定性；而Co 元素具有優良的電化學活性，可提高材料的電子導電性和改善循環性能。近年來富鎳三元正極材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂ 的研究取得了重要進展，但是，材料在顆粒界面穩定性、循環性能、大電流密度放電性能等方面仍存在諸多問題亟待解決。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明旨在提供一種能夠有效改善鋰離子正極材料的擴散速率，提高鋰離子電池循環性能和倍率性能的表面改性鎳基電極材料。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種表面改性鎳基電極材料，包括鎳基材料前驅體和醋酸鋰，其特征在于：還包括修飾物質，所述修飾物質為氧離子導體材料，所述氧離子導體材料的質量占總電極材料質量的0.01-5%。

優選的，所述氧離子導體材料為氧化釔穩定氧化鉍、氧化鏑穩定氧化鋯或氧化釤穩定氧化錫中的任一種或兩種的組合。

優選的，所述氧離子導體材料的質量占總電極材料質量的1%。

優選的，所述鎳基材料前驅體中鎳、鈷、錳的物質的量比為0.6~0.9：0.05~0.2：0.05~0.2。

優選的，所述表面改性鎳基電極材料中鋰元素、鎳元素、鈷元素和錳元素的摩爾比1.0~1.08:0.6~0.9:0.05~0.2:0.05~0.2。

優選的，所述表面改性鎳基電極材料中鋰元素、鎳元素、鈷元素和錳元素的摩爾比為1.02:0.85:0.05:0.1。

本發明的有益效果是：

1、與現有技術相比，本發明的改進之處在于，采用了氧離子導體對鎳基材料進行修飾改性，氧離子導體中的部分元素具有強氧化性，可將Ni²⁺氧化為Ni³⁺，從而抑制了Li ⁺ /Ni ²⁺陽離子的無序化程度，提高材料的初始庫倫效率；

2、在該電極材料中氧離子導體為氧離子提供了空位，解決材料的產氣問題，從而提高材料的結構穩定性和電化學性能；

3、氧離子導體具有優異的鋰離子電導率，有效改善了鋰離子在正極材料的擴散速率，提高了鋰離子電池循環性能和倍率性能。

附圖說明

圖1為本發明實施例一中的電極材料掃描電鏡圖；

圖2為本發明實施例一中的電極材料透射電鏡圖；