[發明專利]快充型改性鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010128376.6
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111313003B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 俞兆喆;楊平;程燕
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳盛德大業知識產權代理事務所(普通合伙) 44333
• 代理人: 左光明

1.一種快充型改性鎳鈷錳三元正極材料，包括氮摻雜的鎳鈷錳三元材料顆粒，其特征在于：在所述鎳鈷錳三元材料顆粒表面還沉積有金屬單質、金屬復合物中的至少一種功能包覆層；

所述快充型改性鎳鈷錳三元正極材料由以下方法制備得到：

將鎳鈷錳前驅體與鋰源按一定鋰化配比進行混合處理，得到三元前驅體混合物；其中，所述鎳鈷錳前驅體中的鎳源、鈷源、錳源的摩爾比為x：y:(1-x-y)，0.5x0.8，0.1y0.5，且x+y1；

將所述三元前驅體混合物在氮氧混合氣氛中以300-1000℃的溫度進行燒結5-12h，后對燒結產物進行研磨處理，獲得氮摻雜三元材料顆粒；其中，燒結過程中保溫段數為2-5段，保溫時間為3-5h；

采用金屬單質、金屬復合物中的至少一種作為靶材，以所述氮摻雜三元材料顆粒作為基體進行磁控濺射處理，在是所述氮摻雜三元材料顆粒表面沉積所述功能包覆層，其中，所述磁控濺射的所述基體溫度為100-400℃，濺射功率為50-100W；濺射氣氛為氮氣、氬氣、氨氣中的至少一種與氧氣的混合氣體氣氛。

2.如權利要求1所述的快充型改性鎳鈷錳三元正極材料，其特征在于，所述功能包覆層的厚度為3-10nm。

3.如權利要求1或2所述的快充型改性鎳鈷錳三元正極材料，其特征在于，所述功能包覆層所含的所述金屬單質包括鈦、硅、鋅、銅、鉬、鋁、鎂、金、釩、鎘、銀、錫、鍺、鈦、鎳、鈷、錳、鑭、鈰、銻中的一種；

所述功能包覆層所含的所述金屬復合物包括鈦、硅、鋅、銅、鉬、鋁、鍺、鑭、鈰、銻、鎂、金中的至少一種化合物。

4.如權利要求1-3任一項所述的快充型改性鎳鈷錳三元正極材料，其特征在于：所述鎳鈷錳前驅體為含有鎳、鈷、錳元素的氫氧化物、草酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、氧化物中的一種或多種；和/或

所述鎳鈷錳前驅體與所述鋰源是按照重量比為1：（1.02-1.15）的比例混合處理。

5.一種正電極，包括集流體和結合在所述集流體表面的正極活性層，其特征在于：在所述正極活性層外表面還沉積有金屬單質、金屬復合物中的至少一種功能膜層，其中，所述正極活性層的材料包括權利要求1-4任一項所述的快充型改性鎳鈷錳三元正極材料。

6.如權利要求5所述的正電極，其特征在于：所述功能膜層的厚度為5-20nm；和/或

所述功能膜層所含的所述金屬單質包括鈦、硅、鋅、銅、鉬、鋁、鎂、金、釩、鎘、銀、錫、鍺、鈦、鎳、鈷、錳、鑭、鈰、銻中的一種；和/或

所述功能膜層所含的所述金屬復合物包括鈦、硅、鋅、銅、鉬、鋁、鍺、鑭、鈰、銻、鎂、金中的至少一種化合物。

7.如權利要求5-6任一項所述的正電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

將快充型改性鎳鈷錳三元正極材料與導電劑、粘接劑配制成活性材料漿料，并將所述漿料涂覆于集流體表面制備成電極片；

采用金屬單質、金屬復合物中的至少一種作為靶材，將所述電極片作為基體，在是所述電極片表面沉積所述功能膜層。

8.一種鋰離子電池，包括正電極，其特征在于：所述正電極為權利要求5-6任一項所述的正電極或由權利要求7所述的方法制備的正電極。