[發(fā)明專利]一種納米氟化鋯鋰原位包覆高鎳三元正極材料、其制備方法及鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110217122.6
• 申請(qǐng)日: 2021-02-26
• 公開（公告）號(hào): CN112786893B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮道言;嚴(yán)旭豐;劉繼康;殷裕鑫;劉瑞;李琮熙;孫輝;劉相烈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波容百新能源科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 付麗

本發(fā)明提供了一種納米氟化鋯鋰原位包覆高鎳三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：A)將三元正極材料加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～7％的H₂ZrF₆溶液中，攪拌得到懸濁液；B)將所述懸濁液進(jìn)行干燥，得到Li₂ZrF₆包覆的三元正極材料。利用H₂ZrF₆與三元正極材料表面的殘鋰反應(yīng)，在三元材料表面原位包覆一層分布均勻的快離子導(dǎo)體Li₂ZrF₆。一方面降低了高鎳正極材料表面的殘鋰，另一方面Li₂ZrF₆存在緩解了三元正極與電解液之間的副反應(yīng)；本發(fā)明中采用氟鋯酸與三元材料表面的殘鋰反應(yīng)后可以直接形成沉淀，不再需要額外的熱處理工藝，工藝簡(jiǎn)單。本發(fā)明還提供了一種納米氟化鋯鋰原位包覆高鎳三元正極材料及鋰離子電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米氟化鋯鋰原位包覆高鎳三元正極材料、其制備方法及鋰離子電池。

背景技術(shù)

近年來，隨著生態(tài)環(huán)境的逐漸惡化和傳統(tǒng)化石能源的日漸緊缺，開發(fā)新型的綠色能源成為世界各國(guó)的首要目標(biāo)。鋰離子電池作為一種新型的儲(chǔ)能設(shè)備具有高能量密度、高工作電壓、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于解決能源短缺和減少環(huán)境污染具有重要意義。其中正極材料是影響鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素。

當(dāng)前，Ni基三元正極材料LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)，特別是x0.8，具有較高的工作電壓(4.3Vvs.Li/Li⁺)和高達(dá)200mAh/g的實(shí)際放電比容量，而廣受關(guān)注和研究。但是傳統(tǒng)的高鎳三元正極材料在脫嵌鋰離子過程中，二次顆粒發(fā)生破碎、粉化現(xiàn)象；另外，嚴(yán)重的過渡金屬離子溶出等，均會(huì)降低倍率、循環(huán)性能。眾多問題可以通過改變高鎳三元正極材料的微觀形貌和表面包覆來緩解。

目前商業(yè)常用高的包覆方法是固相混合包覆，這將很大程度上導(dǎo)致包覆不均勻，循環(huán)性能并沒有得到很好的改善。而且單純包覆的氧化物，只能一定程度上改善正極材料的循環(huán)性能；在大電流密度下，正極材料的容量衰減比較嚴(yán)重，很難滿足動(dòng)力汽車的大倍率放電的要求。

此外，高鎳三元材料表面的殘鋰(Li₂CO₃、LiOH)對(duì)正極材料的循環(huán)、容量等儲(chǔ)鋰性能有很大影響，殘鋰的含量越高直接影響正極材料的電阻、產(chǎn)氣等性能。

綜上所述，高鎳三元正極材料急需一種既可以抑制正極材料與電解液的接觸，又可以實(shí)現(xiàn)降低高鎳三元材料表面殘鋰包覆新方法，對(duì)現(xiàn)有包覆技術(shù)做進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種納米氟化鋯鋰原位包覆高鎳三元正極材料、其制備方法及鋰離子電池，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，無需熱處理即可在高鎳三元材料表面進(jìn)行包覆，且降低了殘鋰量，原位形成包覆層，很大程度上改善了殘鋰的存在帶來的高電阻、產(chǎn)氣的問題。

本發(fā)明提供一種納米氟化鋯鋰原位包覆高鎳三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

A)將三元正極材料加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～7％的H₂ZrF₆溶液中，攪拌得到懸濁液；

B)將所述懸濁液進(jìn)行干燥，得到Li₂ZrF₆包覆的三元正極材料。

優(yōu)選的，所述三元正極材料為L(zhǎng)iNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中，0.8＜x＜0.9，0＜y≤0.1。

優(yōu)選的，所述三元正極材料與H₂ZrF₆溶液的質(zhì)量比為(0.5～1.5)：1。