[發(fā)明專利]一種雜化磷酸鹽開放框架材料復(fù)合高鎳正極材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113346087B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張寶;鄧鵬;林可博;丁瑤;鄧夢軒
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江帕瓦新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;C08G83/00
• 代理公司: 北京天盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳;肖小龍

本發(fā)明公開了雜化磷酸鹽開放框架材料復(fù)合高鎳正極材料，該復(fù)合材料中雜化磷酸鹽開放框架材料均勻包覆于高鎳正極材料表面。還公開了該材料的制備方法，包括：將磷酸、草酸、V₂O₅和堿金屬氫氧化物溶于去離子水，進(jìn)行水熱反應(yīng)，得雜化磷酸鹽開放框架材料；對雜化磷酸鹽開放框架材料改性；將改性的雜化磷酸鹽開放框架材料分散于非水溶劑中，加入高鎳正極材料并持續(xù)攪拌，使改性的雜化磷酸鹽開放框架材料包覆在高鎳正極材料表面，即得。本發(fā)明的復(fù)合正極材料不僅能隔絕高鎳正極材料與電解液的接觸，減少副反應(yīng)的發(fā)生，同時增加了局部的比表面積，提高電解液的浸潤性，增加反應(yīng)活性位點(diǎn)，提高鋰離子擴(kuò)散動力學(xué)，提高正極材料的穩(wěn)定性和儲鋰性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雜化磷酸鹽開放框架材料復(fù)合高鎳正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為一種新型儲能設(shè)備，具有能量密度高、循環(huán)性能優(yōu)異、環(huán)保安全且無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。為了滿足社會發(fā)展的需求，鋰離子電池正向著高比能，高功率方向發(fā)展，這就要求電極材料的高穩(wěn)定性和高容量保持率。

高鎳材料作為當(dāng)下最有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料，研究較多的高鎳材料主要有鎳鈷錳酸鋰（NCM622,NCM811）、鎳鈷鋁酸鋰（NCA811）。高鎳材料結(jié)合了LiCoO₂和LiNiO₂的優(yōu)點(diǎn)：LiCoO₂良好的循環(huán)性能和LiNiO₂較高的比容量，是最有希望得到廣泛應(yīng)用的鋰離子電池正極材料。不過高鎳材料也存在著許多問題：電池的容量雖然會隨著鎳含量的增高而變大，但電池的循環(huán)性能也會隨之變差，同時高鎳材料易與空氣中的CO₂和H₂O發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生嚴(yán)重的脹氣問題，造成循環(huán)性能下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種穩(wěn)定性高、儲能性能好的雜化磷酸鹽開放框架材料復(fù)合高鎳正極材料，來提高鎳正極材料在電解液中的穩(wěn)定性和儲存性能，并提供一種工藝簡單、容易實(shí)現(xiàn)的雜化磷酸鹽開放框架材料復(fù)合高鎳正極材料的制備方法。

本發(fā)明的目的具體通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種雜化磷酸鹽開放框架材料復(fù)合高鎳正極材料，所述雜化磷酸鹽開放框架材料均勻包覆于高鎳正極材料表面，所述雜化磷酸鹽開放框架材料的分子式為M_xN_2-x[(VO)₂(HPO₄)₂(C₂O₄)]，其中M和N選自堿金屬。所述高鎳正極材料為本領(lǐng)域常規(guī)的高鎳鋰離子電池正極材料。

作為優(yōu)選，所述改性的雜化磷酸鹽開放框架材料和高鎳正極材料的質(zhì)量比為0.1～10%；

M和N選自K、Li和Na，進(jìn)一步優(yōu)選M為Li或K，N為K；所述高鎳正極材料表面的雜化磷酸鹽開放框架材料包覆層的厚度為30～80 nm。

一種雜化磷酸鹽開放框架材料復(fù)合高鎳正極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）按配比稱取物料，將磷酸、草酸、V₂O₅以及MOH和NOH溶于一定量的去離子水，超聲一定時間后，得到混合溶液；放入反應(yīng)釜中，緩慢升溫，恒溫一定時間后，緩慢降溫至室溫；室溫下水洗離心，低溫干燥，即得M_xN_2-x[(VO)₂(HPO₄)₂(C₂O₄)]磷酸鹽開放框架材料；