[發(fā)明專利]一種鋰電池正極材料的快速復(fù)合包覆改性方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011016175.3 | 申請日： | 2020-09-24 |
| 公開（公告）號： | CN112151781A | 公開（公告）日： | 2020-12-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 史家遠(yuǎn);劉江濤;王慶杰;陳曉濤;石斌 | 申請（專利權(quán)）人： | 貴州梅嶺電源有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/62;H01M10/052 |
| 代理公司： | 貴州派騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 52114 | 代理人： | 周黎亞 |
| 地址： | 563000 貴*** | 國省代碼： | 貴州;52 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 鋰電池 正極 材料 快速 復(fù)合 改性 方法 | ||
本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鋰電池正極材料的快速復(fù)合包覆改性方法，采用碳前驅(qū)體的聚合與鋯前驅(qū)體的沉淀相互促進的方法，并通過煅燒，實現(xiàn)鋰電池正極材料的氧化鋯和氮摻雜碳共包覆改性，制得鋰電池正極材料，該方法的優(yōu)點在于反應(yīng)速度快，改性過程所需時間短，且無需使用多巴胺在正極材料表面包覆所需的弱堿性緩沖液體系，無需調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH，同時實現(xiàn)了對鋰電池正極材料的電化學(xué)循環(huán)性能和倍率性能的提升。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池正極材料的快速復(fù)合包覆改性方法。
背景技術(shù)
鋰電池作為一類新型化學(xué)儲能裝備，已經(jīng)受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注，并且被應(yīng)用于電腦、手機、電動車和發(fā)電站儲能設(shè)施里。然而，作為鋰電池的重要組成部分，正極材料在電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能等方面仍然存在問題。在電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性方面，專利 CN109950518A認(rèn)為，正極材料的表面氧化鋯包覆，可以作為物理阻擋層，減少電解液與正極材料之間的直接接觸，從而有效避免正極材料的溶解和物質(zhì)損失，增強正極材料結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性和電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。專利CN109659545A采用氟化鋯包覆正極材料，也得到了類似的正極材料保護效果。
在倍率性能方面，主要可以通過正極材料的碳包覆，提升材料電子導(dǎo)電率，來提升材料的倍率性能。多巴胺的聚合后碳化過程，因為其較好的包覆性能和均勻且薄的包覆厚度，受到了鋰電池研究者的普遍關(guān)注。專利CN110759328A采用多巴胺聚合包覆二氧化硅球的方法，不僅制備出可以作為鋰硫電池正極材料中硫的中空碳載體，也可以同時與碳化鉬復(fù)合，減小碳化鉬尺寸，以此加強中空碳材料與硫之間的相互作用，提升載體碳材料的載硫性能。專利CN110504423A利用三元正極材料表面的堿性特征，在正極片的涂布過程中，將多巴胺加入正極材料漿料中，使得多巴胺在正極材料表面聚合。在減少實驗步驟的同時，既可以形成電子和離子的表面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)，又可以有效降低正極材料表面的堿性程度，提升正極循環(huán)穩(wěn)定性。專利CN109659538A 公開了一種將多巴胺和磷酸鋰共包覆在富鋰錳基正極材料表面的方法，富鋰錳基正極材料表面多巴胺的包覆有利于磷酸鋰在富鋰錳基正極材料表面的有效粘結(jié)，從而有利于正極材料電化學(xué)穩(wěn)定性的提升。但是，傳統(tǒng)的多巴胺包覆方法所需反應(yīng)時間較長，整個處理過程進行較慢，且多巴胺與其他包覆材料之間缺乏有效的相互作用，彼此之間的連接主要依靠不同材料之間的物理吸附作用，缺乏相互之間較強的化學(xué)鍵合和化學(xué)相互作用，這使得多巴胺難以復(fù)合其他材料進行共包覆。
專利申請?zhí)朇N202010035439.3公開了一種PDA輔助金屬氧化物包覆的高鎳三元層狀正極材料及其制備方法，首先將 Ni1-x-yCoxMny(OH)2三元前驅(qū)體和鹽酸多巴胺混合溶解在Tris-HCl緩沖液中，通過攪拌混合均勻后，烘干，將得到的粉體和金屬氧化物混合溶解在乙醇中，攪拌均勻后烘干，將得到的粉體和鋰源均勻混合后，在氧氣氛圍下熱處理，獲得最終的PDA輔助金屬氧化物包覆 LiNi1-x-yCoxMnyO2正極材料，同時金屬氧化物包括了氧化鋯，該方案中多巴胺作粘結(jié)劑，加強了金屬氧化物和高鎳LiNi1-x-yCoxMnyO2正極材料之間的的結(jié)合能力，進而形成金屬氧化物包覆層。該技術(shù)方案是利用 LiNi1-x-yCoxMnyO2界面的Ni/Co/Mn原子和金屬氧化物通過PDA的鍵合作用緊緊的黏附在一起，確保了金屬氧化物層在LiNi1-x-yCoxMnyO2表面的包覆，但其攪拌時間為12-24h，所述熱處理過程是以1-10℃/min的速率升溫至400-500℃，保溫3-10h，再同樣以1-5℃/min的速率升溫至 700-800℃，保溫10-20h，這無法解決包覆改性時間長的問題，并且還增加了控制難度，更重要的是其在氧氣條件下進行熱處理，易使得正極材料被過度氧化。
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