[發明專利]一種包覆錳氧化合物的三元正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110107718.0
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN113013389A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 孫麗媛;同小博;史瑩飛;石俊峰
• 申請（專利權）人: 江蘇龍蟠科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;C01G53/00;C01G45/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李靜

本發明公開了一種包覆錳氧化合物的三元正極材料及其制備方法，該三元正極材料的包覆基體為LiNi_xCo_yMn_1?x?yO₂，式中，0.3≤x≤0.8，0.1≤y≤0.3，包覆基體和錳氧化合物的摩爾比為1:0.01?0.2，并提供三元正極材料的制備方法，本發明中使用高錳酸鉀可以將材料表面的Ni²⁺氧化成Ni³⁺，同時在材料表面均勻的包覆了一層錳氧化合物，降低了材料表面的殘留鋰，減少了電池中殘留鋰與電解液的副反應，提高了材料的循環性能和安全性能。

技術領域

本發明涉及一種三元正極材料及其制備方法，尤其涉及一種包覆錳氧化合物的三元正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池因其具有比能量高、體積小、循環性能好等優點，被廣泛的應用到了新能源汽車領域，目前鋰離子電池中主要的正極材料有鈷酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰和鎳錳鈷酸鋰三元正極材料。

鎳錳鈷酸鋰三元正極材料按照鎳、鈷、錳三種元素在材料中的占比又可以分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等常用型號，隨著材料中鎳元素含量的增加，材料表面的殘留鋰會不斷增加，在電池中，殘留鋰會與電解液發生副反應導致電池鼓脹，循環性能變差，同時帶來了一定的安全風險，常規的包覆和摻雜方法并不能夠有效的降低材料的表面殘留鋰含量。

發明內容

發明目的：本發明的第一目的為提供一種有效降低材料表面的Ni²⁺/Li⁺混排、減少了電池中殘留鋰與電解液的副反應的包覆錳氧化合物的三元正極材料，本發明的第二目的為提供該包覆錳氧化合物的三元正極材料的制備方法。

技術方案：本發明的包覆錳氧化合物的三元正極材料，三元正極材料的包覆基體為LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，式中，0.3≤x≤0.8，0.1≤y≤0.3，包覆基體和錳氧化合物的摩爾比為1:0.01-0.2。

進一步地，錳氧化合物為納米級錳氧化合物。包覆基體為單晶型或多晶型。單晶型的D50為3-7微米，多晶型的D50為8-12微米。

本發明的包覆錳氧化合物的三元正極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將三元前驅體Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂與鋰鹽按摩爾比1：1.03-1.12混合，并加入與前驅體和鋰鹽混合料同等質量的鋯球或聚氨酯球，燒結得到三元正極材料包覆基體，其中，0.3≤x≤0.8,0.1≤y≤0.3；

(2)按照質量比1：1-6將三元正極材料包覆基體和水攪拌，得到溶液A；

(3)按照質量比1：1-5將高錳酸鉀和水攪拌，得到溶液B；

(4)將溶液B加入到溶液A中攪拌，得到溶液C；

(5)將弱酸加入到溶液C中，調節pH≤10，過濾，得到初始包覆三元正極材料；

(6)將初始包覆三元正極材料于80-150℃下烘干，在600-900℃下燒結，得到包覆錳氧化合物的三元正極材料。

優選的，步驟(1)中，鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰或醋酸鋰中的一種或多種。燒結溫度為800-1000℃。高錳酸鉀中錳元素與三元正極材料包覆基體的金屬總含量的摩爾比為0.01-0.2:1。

步驟(5)中，弱酸為草酸、碳酸、丙酸、氫氟酸、磷酸、硅酸、次氯酸、乳酸、醋酸、檸檬酸或亞硝酸中的一種。弱酸濃度為0.01-1mol/L。