[發(fā)明專利]一種包覆型三元正極材料及其制備方法和用途有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010886064.1 | 申請(qǐng)日： | 2020-08-28 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN111900364B | 公開(kāi)（公告）日： | 2022-08-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 任海朋;萬(wàn)江濤;張勇杰;張寧;李子郯;馬忠龍 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 蜂巢能源科技有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 北京遠(yuǎn)智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11659 | 代理人： | 王巖 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 包覆型 三元 正極 材料 及其 制備 方法 用途 | ||
本發(fā)明涉及一種包覆型三元正極材料及其制備方法和用途。所述包覆型三元正極材料包括三元正極材料及位于其表面的包覆層，所述包覆層的材質(zhì)選自三元?dú)溲趸锴膀?qū)體、二元無(wú)鈷氫氧化物前驅(qū)體及三元碳酸鹽前驅(qū)體中的至少一種；本發(fā)明所述包覆型三元正極材料具有高的容量及優(yōu)異的循環(huán)性能、倍率性能及安全性；本發(fā)明所述包覆型三元正極材料采用濕法制備得到，所得包覆層能與三元正極材料間以化學(xué)鍵的形式緊固結(jié)合在一起，從而保證經(jīng)過(guò)長(zhǎng)循環(huán)過(guò)后包覆層不會(huì)脫離正極材料，且包覆層在三元正極材料表面的包覆更加均勻、包覆層厚度可控、操作簡(jiǎn)單、成本低、易于批量生產(chǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電池材料領(lǐng)域，涉及一種包覆型三元正極材料及其制備方法和用途。
背景技術(shù)
在目前的行業(yè)發(fā)展中，新能源科技成為了社會(huì)快速發(fā)展的不可或缺的一部分，在眾多能源種類中，鋰離子電池由于其具有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、低成本等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于5C電子產(chǎn)品、汽車(chē)、儲(chǔ)能等各個(gè)領(lǐng)域中。
在鋰離子電池中，正極材料占有整個(gè)電芯成本的大概40％，扮演著極其重要的角色。目前行業(yè)中研究比較多的正極材料有三元材料、富鋰材料、高電壓鈷酸鋰等材料，富鋰材料由于沒(méi)有與之匹配的電解液，所以很大程度上限制了該種材料的發(fā)展，三元材料因具有高容量、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，而得到大量的研究，逐漸占據(jù)目前行業(yè)中的LiCoO2正極材料的主導(dǎo)地位，但是，三元正極材料也有其自身的缺點(diǎn)，如高鎳三元正極材料循環(huán)性能較差、安全性能大幅度降低。這是由于在煅燒正極材料時(shí)，未完全反應(yīng)的鋰源與空氣中的二氧化碳和水等反應(yīng)形成LiOH、Li2CO3等堿性的鋰化合物殘留在正極材料表面，所以在鋰離子電池循環(huán)后期會(huì)產(chǎn)生大量氣體，且鋰的化合物與電解液發(fā)生的副反應(yīng)，在鋰離子電池工作中有著嚴(yán)重的安全隱患。
為了解決上述問(wèn)題，大多數(shù)研究者使用包覆的方法，以達(dá)到降低正極材料與電解液的副反應(yīng)的發(fā)生、降低產(chǎn)氣量、提升循環(huán)性能及其壽命等目的。一般使用的包覆劑為金屬氧化物、金屬氟化物等作為表面包覆層。這種包覆劑及包覆方法一定程度上有效地改善了正極材料上述的一些問(wèn)題，但是包覆過(guò)后其倍率性能、容量、導(dǎo)電性會(huì)有所降低，包覆物沒(méi)有容量可以提供，所以到后期并不能完全解決上述問(wèn)題；
CN110970604A公開(kāi)了一種包覆型三元正極材料、其制備方法及其用途，所述包覆型三元正極材料包括三元正極材料及包覆于所述三元正極材料表面的含鋰和鉭的包覆層。所述制備方法采用鉭化合物作為包覆原料對(duì)表面含有殘堿的三元材料進(jìn)行包覆，殘堿與鉭化合物發(fā)生反應(yīng)在三元正極材料表面形成含鋰和鉭的包覆層，從而得到包覆型三元正極材料，所述殘堿包括Li2CO3和/或LiOH；CN109244447A公開(kāi)了一種包覆型鎳鈷錳酸鋰三元正極材料及其制備方法和應(yīng)用，該方法為：將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽混合溶于水中形成均相溶液，向均相溶液中加入尿素溶解獲得混合溶液；將混合溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，過(guò)濾、洗滌并干燥得到鎳鈷錳前驅(qū)體；向鎳鈷錳前驅(qū)體中加入鋰源混合均勻，加熱反應(yīng)并退火后得到鎳鈷錳酸鋰三元正極材料；然后與包覆劑混合后進(jìn)行燒結(jié)得到外層含有包覆劑的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料；接著加入BP2000進(jìn)行球磨，從而制備得到包覆型鎳鈷錳酸鋰三元正極材料；所述包覆劑為氟化鋁；上述方案均采用金屬氧化物或金屬氟化物作為包覆劑并采用干法包覆，其存在包覆不均勻、操作復(fù)雜、成本高的問(wèn)題。
因此，開(kāi)發(fā)一種具有高容量、高安全性和長(zhǎng)循環(huán)壽命的包覆型三元正極材料及其制備方法仍具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種包覆型三元正極材料及其制備方法和用途。所述包覆型三元正極材料包括三元正極材料及位于其表面的包覆層，所述包覆層的材質(zhì)選自三元?dú)溲趸锴膀?qū)體、二元無(wú)鈷氫氧化物前驅(qū)體及三元碳酸鹽前驅(qū)體中的至少一種；本發(fā)明所述包覆型三元正極材料具有高的容量及優(yōu)異的循環(huán)性能、倍率性能及安全性；本發(fā)明所述包覆型三元正極材料采用濕法制備得到，所得包覆層能與三元正極材料間以化學(xué)鍵的形式緊固結(jié)合在一起，從而保證經(jīng)過(guò)長(zhǎng)循環(huán)過(guò)后包覆層不會(huì)脫離正極材料，且包覆層在三元正極材料表面的包覆更加均勻、包覆層厚度可控、操作簡(jiǎn)單、成本低、易于批量生產(chǎn)。
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