[發(fā)明專利]一種Li1-x

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110849944.6
• 申請(qǐng)日: 2021-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113488632A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭鋒華;儲(chǔ)有奇;潘齊常;王紅強(qiáng);李慶余
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 陸夢(mèng)云

本發(fā)明公開(kāi)了一種Li_1?xTMO_4?yN_y/Li₂SO₄包覆的高鎳三元正極材料及其制備方法，所述正極材料為L(zhǎng)i_1?xTMO_4?yN_y/Li₂SO₄包覆的LiNi_1?xyCo_xMn_yO₂復(fù)合材料，所述方法為：1）將Ni_1?x?yCo_xMn_y(OH)₂三元前驅(qū)體和鋰源均勻混合后，在氧氣氛圍下熱處理，得到LiNi_1?x?yCo_xMn_yO₂正極材料；2）將硫酸銨和LiNi_1?x?yCo_xMn_yO₂分別放入兩個(gè)燒舟中，通過(guò)固體受熱分解產(chǎn)生氣體NH₃和SO₃，NH₃和SO₃與正極材料表面發(fā)生反應(yīng)，SO₃與材料表面的殘余鋰反應(yīng)，并奪取正極材料次表面的鋰源Li₂O反應(yīng)Li₂SO₄，造成材料表面產(chǎn)生鋰空位，從而由層狀結(jié)構(gòu)向尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，最終獲得Li_1?xTMO_4?yN_y/Li₂SO₄包覆LiNi_1?x?yCo_xMn_yO₂正極材料。這種改性方法能提高層狀LiNi_1?x?yCo_xMn_yO₂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而提高材料循環(huán)穩(wěn)定和抑制正極材料循環(huán)過(guò)程中過(guò)渡金屬溶解，這種制備方法簡(jiǎn)單、成本低、環(huán)境友好，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池電極材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種Li_1-xTMO_4-yN_y/Li₂SO₄包覆的高鎳三元正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著石油能源的不斷消耗，儲(chǔ)能技術(shù)也在不斷發(fā)展。因此，高能量密度的鋰離子電池正受到越來(lái)越多的關(guān)注。正極材料是鋰離子電池最重要的組成部分。考慮到高鎳含量正極材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，這些材料被認(rèn)為是未來(lái)鋰離子電池的正極材料。然而，它們嚴(yán)重的容量衰減限制了它們的進(jìn)一步應(yīng)用，這主要是因?yàn)榱Ｗ又械腘i³⁺離子極不穩(wěn)定，特別是暴露在潮濕的環(huán)境中，會(huì)自發(fā)地緩慢地還原為Ni²⁺。同時(shí)，正極材料表面容易吸收空氣水分和二氧化碳，產(chǎn)生LiOH、Li₂CO₃等雜質(zhì)，嚴(yán)重影響電化學(xué)性能。LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂表現(xiàn)出優(yōu)越的電化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性。然而，仍然存在諸如高速率循環(huán)后容量快速損耗等限制。在溶解過(guò)程中，活性的Ni³⁺被氧化成不穩(wěn)定的、不活性的Ni⁴⁺，其中部分Ni⁴⁺在隨后的鋰化過(guò)程中難以還原為Ni³⁺，導(dǎo)致可逆容量嚴(yán)重?fù)p失。同時(shí)，由于Ni⁴⁺的高氧化態(tài)，其表面的Ni⁴⁺會(huì)氧化電解液，引起主體材料與電解液之間的副反應(yīng)，導(dǎo)致表面膜電阻和界面電阻增大。表面涂層能有效解決表面問(wèn)題。一般情況下，在表面均勻地涂覆穩(wěn)定的化合物或快離子導(dǎo)體可以有效抑制活性物質(zhì)與電解質(zhì)之間的副反應(yīng)，從而提高循環(huán)穩(wěn)定性和熱力學(xué)性能。