[發(fā)明專利]鋰電芯復(fù)合包覆正極材料及其制備方法、鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010438063.0
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111606361B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王靈君;張紹清;晏子聰
• 申請（專利權(quán)）人: 蕪湖天弋能源科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 任晨晨

本發(fā)明提供了鋰電芯復(fù)合包覆正極材料及其制備方法、鋰離子電池，通過向鎳鈷錳酸鋰正極材料中引入鋰源、鋁、鎂或鈦元素，可以實(shí)現(xiàn)材料性能的改進(jìn)。使用含硅基添加劑的助劑，可以實(shí)現(xiàn)材料與包覆劑之間非常優(yōu)異的結(jié)合性能。經(jīng)過本發(fā)明所述方法包覆，可以得到穩(wěn)定可靠的材料，并應(yīng)用于鋰離子電池的制造過程。不僅提高了電池的電性能(包括循環(huán)性能)，還提高了電芯的安全性能，其中對針刺改善效果尤為顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源電池領(lǐng)域，尤其涉及鋰電池領(lǐng)域，具體涉及鋰電芯復(fù)合包覆正極材料及其制備方法、鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為一種綠色環(huán)保電池，具有高能量密度、高工作電壓、高安全性能和長使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，鋰離子電池在進(jìn)行安全測試，如過充，擠壓、針刺過程中極易發(fā)生短路產(chǎn)生電火花而引燃電解液發(fā)生爆炸，存在很大的安全隱患，其中正極材料尤其是鎳鈷錳酸鋰材料的釋氧是導(dǎo)致安全隱患最主要的因素。

2014年11月19日公開的專利申請?zhí)枮?01410333076.6的偏鋁酸鋰包覆鋁鋰合金復(fù)合材料的制備方法，包括步驟：取球形鋁粉和鋰源化合物粉末混合后，加熱得到偏鋁酸鋰包覆鋁鋰合金復(fù)合材料粉末。用于負(fù)極材料中制作鋰硫電芯，還需要在氬氣保護(hù)的手套箱內(nèi)進(jìn)行，操作困難，大大增加了鋰電池的制備成本。而且，對于含鋰無機(jī)鹽和含鋁或鎂或鈦無機(jī)鹽復(fù)合包覆在鎳鈷錳酸鋰材料用于鋰電芯領(lǐng)域并未公開。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供鋰電芯復(fù)合包覆正極材料，將含鋰無機(jī)鹽與含鋁、鎂、鈦的無機(jī)鹽任意一種或幾種復(fù)合，然后使用濕法工藝包覆到鎳鈷錳酸鋰材料上，包覆后的正極材料具有高容量穩(wěn)定性和安全特性。

本發(fā)明另一目的在于提供鋰電芯復(fù)合包覆正極材料的制備方法，制備方法簡單，成本低。

本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供鋰離子電池，采用上述鋰電芯復(fù)合包覆正極材料制成。

本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供的鋰電芯復(fù)合包覆正極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)制備母液：將鎳鈷錳酸鋰材料基體加入溶劑中，再加入含硅助劑、鋰源和鋁源、鎂源或鈦源中任意一種或幾種，攪拌，得到混合溶液A；

2)離心：將混合溶液A離心過濾，得到固液混合物B；

3)燒結(jié)：將固液混合物B燒結(jié)；

4)取出燒結(jié)后的固體粉末研磨，即得鋰電芯復(fù)合包覆正極材料。

步驟1)中所述溶劑為乙醇或丙酮。

步驟1)中攪拌是指其中恒溫水浴攪拌，優(yōu)選的，恒溫水浴溫度控制在20-120℃，攪拌時(shí)間控制在30-300min，轉(zhuǎn)速在800-2000轉(zhuǎn)/分；以促進(jìn)其分散均勻。

步驟1)中所述鎳鈷錳酸鋰材料基體：含硅助劑、鋰源和鋁源、鎂源或鈦源其中一種或幾種總質(zhì)量的質(zhì)量比為85％-95％：15％-5％；其中含硅助劑：鋰源：鋁源、鎂源或鈦源其中一種或幾種的質(zhì)量比為1-2:2-5:2-8。

步驟1)中所述混合溶液A固含量60-80％。

步驟1)中所述鋰源選自磷酸二氫鋰LiH₂PO₄、偏磷酸鋰LiPO₃、氫氧化鋰LiOH或碳酸鋰Li₂CO₃。

所述鈦源選自焦磷酸鈦TiP₂O₇、硝酸鈦Ti(NO₃)₃、氫氧化鈦Ti(OH)₃、三氧化二鈦Ti₂O₃或二氧化鈦TiO₂；