[發明專利]一種高電壓單晶低鈷三元正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010213778.6
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111276691A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 周志度;范江;李宇東;吳建華;萬國江;文雅;賀亞峰;鄧利遠;司蘭杰
• 申請（專利權）人: 江門市科恒實業股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發明公開了一種高電壓單晶低鈷三元正極材料及其制備方法。所述高電壓單晶低鈷三元正極材料，包括基體和包覆在基體表面的包覆層，所述基體為低鈷三元正極材料LiNi_xCo_yMn_1?x?yO₂，其中，0.6x0.8，0.05≤y≤0.10；所述包覆層為MBO玻璃材料，其中M為Li、Ti或Al。本發明通過濕法包覆工藝在低鈷三元正極材料LiNi_xCo_yMn_1?x?yO₂表面包覆均勻的MBO玻璃材料，在循環過程中可有效阻止電解液和正極材料表面的直接接觸，抑制晶體結構的改變，減少了表面金屬離子的溶解，提高材料與電解液在高電壓下的穩定性。本發明的制備工藝簡單，實用性強，可批量生產。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種高電壓單晶低鈷三元正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有電壓高、能量密度大、循環性能好、自放電小、無記憶效應等突出優點，已經廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、儲能等電子產品。而鋰離子電池正極材料是制約鋰電池容量和壽命的關鍵因素，因此對正極材料的研究具有重大的意義。高鎳低鈷三元正極材料由于具有能量密度高、成本相對較低等優點，在近幾年成為了工業化鋰離子動力電池正極材料中研發和生產的熱點，但是，充電至較高電壓會發生材料與電解液的反應，導致循環穩定性的快速惡化；易出現二價鎳離子與鋰離子的混合占位情況，導致材料的倍率性能和循環性能的變差。表面包覆是一種有效改善正極材料電化學性能的方法，通過表面包覆改性可阻止電極材料與電解液的直接接觸，抑制循環過程中電解液對電極材料的侵蝕，減少電極材料與電解液的副反應，抑制晶體結構的改變，減少電極材料表面金屬離子的溶解，提高材料與電解液在高電壓下的循環穩定性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處而提供一種高電壓單晶低鈷三元正極材料及其制備方法，該材料表面包覆有MBO玻璃材料，在循環過程中可有效阻止電解液和正極材料表面的直接接觸，抑制晶體結構的改變，減少了表面金屬離子的溶解，提高材料與電解液在高電壓下的循環穩定性。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種高電壓單晶低鈷三元正極材料，包括基體和包覆在基體表面的包覆層，所述基體為低鈷三元正極材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中，0.6x0.8，0.05≤y≤0.10；所述包覆層為MBO玻璃材料，其中M為Li、Ti或Al。

本發明以低鈷三元正極材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂(0.6x0.8，0.05≤y≤0.10)為基體，并在其表面包覆有MBO玻璃材料，在循環過程中可有效阻止電解液和正極材料表面的直接接觸，減少正極材料與電解液的副反應，抑制晶體結構的改變，減少了表面金屬離子的溶解，從而提高材料與電解液在高電壓下的循環穩定性。

優選地，所述MBO玻璃材料的包覆量為低鈷三元正極材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂的質量的0.2％-0.5％，制備得到的高電壓單晶低鈷三元正極材料，尤其是表面包覆有MBO玻璃材料的LiNi_0.65Co_0.07Mn_0.28O₂材料在高電壓下的循環穩定性較好。

本發明還提供了上述的高電壓單晶低鈷三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將含M包覆物和含B包覆物加入無水乙醇中并攪拌至完全分散；