[發明專利]一種還原改性鋰正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011617386.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112736229B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 李韡;高珊;張金利;胡安生;王麗娟;周朝毅
• 申請（專利權）人: 天津大學;貴州振華義龍新材料有限公司;貴州振華新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 陳彬

本發明公開了一種還原改性鋰正極材料及其制備方法，所述的還原改性鋰正極材料包括鋰正極材料基體以及位于基體表面的包含尖晶石相和/或巖鹽相的界面相結構；上述還原改性鋰正極材料以次磷酸和/或次磷酸鹽為還原劑，經過預先處理使還原劑盡可能均勻地包覆在鋰正極材料材料表面，然后經合適的高溫處理得到電化學性能優異、穩定的還原改性鋰正極材料。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，更具體地說，涉及一種還原改性鋰正極材料及其制備方法。

背景技術

可充電鋰離子電池作為清潔高效的電化學儲能裝置被廣泛應用于電動汽車及各種便攜式電子設備。為了滿足市場對高性能鋰離子電池的需求，開發一種能量密度高、壽命長、安全且成本低的鋰正極材料是至關重要的。鋰正極材料具有放電比容量高、成本低的優點，被認為是非常有前景的鋰正極材料之一。然而還存在一些問題阻礙了鋰正極材料的進一步商業化發展。如鋰正極材料與電解質直接接觸會發生副反應，過渡金屬溶解并釋放出氧，不僅會破壞材料的性能，還可能帶來安全問題。此外，材料表面的殘余堿，會影響電極材料的加工性能，甚至還會導致電池在循環過程中產生鼓包和脹氣。

表面包覆是解決這些問題的一種有效方法。近年來，有很多研究者通過在鋰離子電池層狀正極表面包覆金屬氧化物Al₂O₃，ZrO₂，MgO，CeO₂等作為包覆層避免了鋰正極材料與電解質的直接接觸，減少了副反應。然而大多數包覆材料的鋰離子/電子傳輸性能較差，會在一定程度上降低材料的不可逆容量和倍率性能，此外，鋰正極材料和改性材料通過機械混合，很難實現均勻包覆，并且通過高溫燒結得到的包覆層在充放電循環過程中容易脫落，不能對鋰正極材料起到長期有效的保護。因此，這種包覆方法存在降低部分性能、包覆不均勻、不牢固的技術問題。

發明內容

1.要解決的問題

針對現有鋰正極材料包覆層在充放電循環過程中容易脫落，不能對鋰正極材料起到長期有效保護的問題，本發明提供一種還原改性鋰正極材料；

同時，針對現有鋰正極材料包覆層包覆方法形成的包覆層(還原層)不夠致密、不夠均勻的問題，本發明提供一種低還原劑用量的還原改性鋰正極材料的制備方法。

2.技術方案

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種還原改性鋰正極材料，所述的還原改性鋰正極材料包括鋰正極材料基體以及位于基體表面的包含尖晶石相和/或巖鹽相的界面相結構；其中，所述鋰正極材料的化學通式為 LiNixCoyMzO₂；

x、y、z分別為Ni、Co、M的摩爾比，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1且x+y+z＝1；M表示Mn或Al。

優選地，所述鋰正極材料的化學通式為LiNixCoyMnzO₂或LiNixCoyAlzO₂。

優選地，所述還原改性鋰正極材料表面的包含尖晶石相和/或巖鹽相的界面相結構的厚度不低于0.5nm，不高于10nm；

一種還原改性鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)提供鋰正極材料與還原劑的組合物；

其中，所述還原劑中次磷酸根與鋰正極材料的質量比不低于0.0003且不高于0.5；優選質量比為0.0003～0.1；進一步優選質量比為0.0003～0.03；

2)對所述組合物進行焙燒處理，得到還原改性鋰正極材料；

所述焙燒保溫溫度為還原劑分解溫度t+(0～10℃)，保溫時間為30-600min，升溫速率為 1-10℃/min。

優選地，所述步驟1)包括：使還原劑與溶劑混合形成還原劑溶液；