[發(fā)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(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010128376.6
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111313003B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞兆喆;楊平;程燕
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 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(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44333
• 代理人: 左光明

本發(fā)明提供了一種快充型改性鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法與應(yīng)用。所述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，在所述鎳鈷錳三元材料顆粒表面還沉積有金屬單質(zhì)、金屬復(fù)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具有較高的離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)率，具有良好的循環(huán)性能和高倍率性能，擁有更高的快充性能，其制備方法工藝條件易控，制備的三元正極材料性能穩(wěn)定，而且效率高。所述快充型改性鎳鈷錳三元正極材料能夠在正電極和鋰離子電池中應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種快充型改性鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

如今電動汽車在汽車市場中占據(jù)越來越重要的比例，人們對電動汽車的電容量及快充性能也越來越關(guān)注，而電動汽車的電池主要是鋰電池，在鋰離子電池的各個組成部分中，正極材料很大程度上決定了電池的綜合性能。目前，常用的正極材料有磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰三元材料等。三元材料由于具有成本低、比容量大、循環(huán)性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性好、安全性高等眾多優(yōu)點(diǎn)，并且不污染環(huán)境，在鋰離子正極材料方面極具應(yīng)用前景。但三元鋰電池在應(yīng)用于電動汽車時，仍面臨很多問題。

為了提高三元材料的容量以適應(yīng)新時期的需求，提高充放電壓平臺及鎳含量成為首要選擇的方式。三元材料的比容量會隨著鎳含量的提升而相應(yīng)的提升，但鎳含量的增加會導(dǎo)致材料的循環(huán)性能及倍率性能急劇衰減。提高充放電的電壓平臺，在初期階段對材料的容量發(fā)揮會有很大的幫助，但后期會導(dǎo)致材料的二次顆粒的破碎，造成材料與電解液更多的副反應(yīng)。

同時對于采用動力電池提供動力的新能源汽車來說面對的首要問題還是充電時間過長的問題，充電時間需超過10小時，長時間的充電對用戶造成極大的不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種快充型改性鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有三元正極材料二次顆粒的破碎和充電速率慢的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，本發(fā)明的一方面，提供了一種快充型改性鎳鈷錳三元正極材料。所述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，在所述鎳鈷錳三元材料顆粒表面還沉積有金屬單質(zhì)、金屬復(fù)合物中的至少一種功能包覆層。

本發(fā)明的另一方面，提供了一種快充型改性鎳鈷錳三元正極材料的制備方法。所述制備方法包括如下步驟：

將鎳鈷錳前驅(qū)體與鋰源按一定鋰化配比進(jìn)行混合處理，得到三元前驅(qū)體混合物；

將所述三元前驅(qū)體混合物在氮氧混合氣氛中進(jìn)行燒結(jié)處理，后對燒結(jié)產(chǎn)物進(jìn)行研磨處理，獲得氮摻雜三元材料顆粒。

采用金屬單質(zhì)、金屬復(fù)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(jìn)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。

本發(fā)明的又一方面，提供了一種正電極。所述正電極包括集流體和結(jié)合在所述集流體表面的正極活性層，在所述正極活性層外表面還沉積有金屬單質(zhì)、金屬復(fù)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本發(fā)明快充型改性鎳鈷錳三元正極材料。

本發(fā)明的又一方面，提供了一種正電極的制備方法。所述正電極的制備方法包括如下步驟：

將快充型改性鎳鈷錳三元正極材料與導(dǎo)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(zhì)、金屬復(fù)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。

本發(fā)明的又一方面，提供了一種鋰離子電池。所述鋰離子電池包括正電極，所述正電極為本發(fā)明正電極。