[發明專利]一種多重致密包覆的動力用高鎳正極材料及制備方法

有效

• 申請號: 202011574907.0
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112670487B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 王春梅;呂菲;徐寧;吳孟濤
• 申請（專利權）人: 天津巴莫科技有限責任公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;C01G53/00;C01B25/30;C01B25/445;C01B25/45
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一種多重致密包覆的動力用高鎳正極材料，包括高鎳材料內核以及包覆于三元材料內核表面的多重致密包覆層，所述的三元材料為LiNi_xCo_yM_1?x?yO₂，多重致密包覆層是指Li₃V₂(PO₄)₃、Li₃PO₄以及LiPO₃的復合物，Li₃V₂(PO₄)₃是以顆粒狀的形式包覆在正極材料表面，Li₃PO₄和LiPO₃的復合物填補在Li₃V₂(PO₄)₃顆粒之間的空隙，在高鎳材料表面形成一層致密的、導電性好、具有儲鋰效果的包覆層，制得產品的比容量高、循環性能好。最終制備的產品比容量高，能滿足300Wh/kg動力電池用，制備工藝簡單，具有較高的應用價值。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池材料領域，尤其涉及一種多重致密包覆的動力用高鎳正極材料及制備方法。

背景技術

根據《節能與新能源汽車技術路線圖》等政策要求，到2020年，要求新型鋰離子動力申池單體比能量超過300Wh/Kg；系統比能量力爭達到260Wh/Kg。然而目前我國動力電池能量密度現狀與目標值差距達126％，正極材料做為電池中的重要部分，提升其比能量是實現該目標的關鍵。在眾多正極材料中，具有高比能量的高鎳正極材料有望實現2020年新型鋰離子動力電池單體比能量超過300Wh/Kg，系統比能量260Wh/Kg的目標。因此，開發高比能量的高鎳系正極材料成為鋰離子動力電池現今及未來的重要研發方向。但高鎳系正極材料具有表面殘余堿高、加工性差、循環穩定性能差等特點，阻礙了其商業化應用。

為改善上述技術問題，包覆為常見的一種改性方法。中國專利CN108206276A公開了一種復合包覆的鋰離子正極材料及其制備方法，采用鋰快離子導體材料對正極材料進行包覆；中國專利CN109920993A公開了一種高鎳三元材料鎳鈷錳酸鋰的表面改性方法，采用磷酸鹽對正極材料進行包覆；其外，也有采用氧化物、高分子等進行包覆的技術方案。

但是，現有技術中采用的包覆物基本都是半導體，導電性較差，會影響電化學性能，一般都需要多增加導電劑來提高材料的電導性，如CN108206276A即加入了碳材料。導電劑的額外加入不但提高了制備成本，也讓制備流程變得更為復雜，并且如果導電劑用量控制不好，很容易引起電池的自放電，造成安全隱患。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種多重致密包覆的動力用高鎳正極材料及制備方法，包覆層包括Li₃V₂(PO₄)₃、Li₃PO₄以及LiPO₃，磷酸鹽和偏磷酸鹽的復合摻雜顯著的提高了材料的導電性，Li₃V₂(PO₄)₃快離子導體具有儲鋰性能，可進一步改善產品比容量。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種多重致密包覆的動力用高鎳正極材料，包括高鎳內核材料和包覆層，所述高鎳內核材料的分子式為LiNi_xCo_yM_1-x-yO₂，其中M為Mn、Mg、Al、Ti、Zr、Y、Nb中的一種或多種，0.6＜x≤0.96，0≤y＜0.4；所述包覆層由Li₃V₂(PO₄)₃、Li₃PO₄以及LiPO₃組成，其中Li₃PO₄和LiPO₃成鍵形成復合物。