[發(fā)明專利]一種包覆含磷化合物的正極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010340438.X
• 申請(qǐng)日: 2020-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN111509209B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳斌;雷植深;劉彥峰;王韞宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門韞茂科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M10/0525;C23C16/40;C23C16/455;C23C16/52;C23C16/56
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35222
• 代理人: 陳槐萱

本發(fā)明提供了一種包覆含磷化合物的正極材料及其制備方法，涉及鋰電池的正極材料。其中，該制備方法為通過(guò)原子層沉積法在正極材料表面包覆含磷化合物層；其中，含磷化合物層中的含磷化合物為氧化磷、氮化磷、氮氧化磷中的一種或多種。原子層沉積可準(zhǔn)確控制包覆厚度，形成均勻的保護(hù)層。沉積的含磷化合物與正極材料表面殘余鋰反應(yīng)后生成快離子導(dǎo)體物質(zhì)，從而降低正極材料表面殘余鋰，且含磷快離子導(dǎo)體可降低了界面阻抗，提高材料性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池的正極材料領(lǐng)域，且特別涉及一種包覆含磷化合物的正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池在手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)工具、電動(dòng)車等領(lǐng)域中應(yīng)用極為廣泛。且隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)鋰離子電池的能量密度，循環(huán)性能、安全性能提出更高的要求。鋰離子電池的正極材料一定程度上直接決定著鋰離子電池的能量密度、循環(huán)性能等。其中，層狀結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰三元材料，與鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰等相比，有著較高的比容量、循環(huán)性能好、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但是該正極材料表面存在大量殘余鋰，容易吸水，勻漿過(guò)程中容易形成果凍狀，在鋰離子電池的充放電中伴有容量衰減、產(chǎn)氣、放熱等缺點(diǎn)。研究表明，由于鋰離子電池正極材料表面相轉(zhuǎn)變、Li/Ni混排以及電解質(zhì)分解產(chǎn)生HF，HF進(jìn)一步腐蝕正極材料，都將影響鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

目前，人們普遍采用表面包覆改性方法來(lái)緩解正極材料的降解過(guò)程。傳統(tǒng)的包覆方法主要是濕法包覆和高溫固相合成。中國(guó)專利CN110010879A 公開了一種具有均勻包覆層的高鎳正極材料及其制備方法，其在正極材料中加入含有一定量的磷酸的乙醇溶液，攪拌后得到混合液，再抽濾，干燥，最后在500℃燒結(jié)10h。目的是使磷酸與殘余鋰反應(yīng)生成磷酸鋰，降低正極材料表面的殘余鋰。但是這種做法實(shí)際生產(chǎn)中涉及固液分離，能耗大，另外正極材料的表面殘余鋰的分布不均會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)生的磷酸鋰分布不均，不能形成均勻的包覆膜。

另外，中國(guó)專利CN104781960A提出在正極材料一次燒結(jié)后，混入一定含量的固體硼酸再進(jìn)行高溫固相合成，來(lái)降低正極材料表面的殘余鋰。但是，首先這種干法包覆混合不均勻。其次，干法包覆量不易控制，且加入量太大，包覆過(guò)厚會(huì)導(dǎo)致正極材料中引入大量非活性物質(zhì)，會(huì)進(jìn)一步降低正極材料的容量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種包覆含磷化合物的正極材料的制備方法，此方法具有耗能低，使用物料價(jià)格低廉，形成包覆層均勻等特點(diǎn)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種包覆含磷化合物的正極材料，其界面阻抗小、循環(huán)性能好。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種包覆含磷化合物的正極材料的制備方法，通過(guò)原子層沉積法在正極材料表面包覆含磷化合物層；其中，所述含磷化合物層中的含磷化合物為氧化磷、氮化磷、氮氧化磷中的一種或多種。

進(jìn)一步地，所述含磷化合物層的厚度為0.1～1000nm。

進(jìn)一步地，通過(guò)原子層沉積法在正極材料表面包覆含磷化合物層的步驟包括：

S1，將所述正極材料置于原子層沉積設(shè)備的反應(yīng)腔中，加熱反應(yīng)腔溫度至25～450℃并保持0～5.0h；

S2，向所述反應(yīng)腔中通入前驅(qū)體A，設(shè)置所述反應(yīng)腔的壓力為 0.1～100torr，反應(yīng)時(shí)間為1～3000s；

S3，向所述反應(yīng)腔中通入清掃氣體，用于移去多余所述前驅(qū)體A及副產(chǎn)物；

S4，向所述反應(yīng)腔中通入通入前驅(qū)體B，反應(yīng)時(shí)間為1～3000s；

S5，向所述反應(yīng)腔中通入所述清掃氣體，用于移去多余所述前驅(qū)體B 及副產(chǎn)物；

S6，重復(fù)步驟S2～S5，直至包覆的所述含磷化合物層的厚度達(dá)到 0.1～1000nm，獲得所述包覆含磷化合物的正極材料。