[發明專利]一種快離子導體包覆的正極材料、其制備方法及鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110961271.3
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113690442A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 鄭曉醒;江衛軍;李子郯;許鑫培;陳思賢;陳少杰;楊紅新
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明提供了一種快離子導體包覆的正極材料、其制備方法及鋰離子電池，所述的制備方法包括：將快離子導體包覆液噴入流化床反應裝置，正極活性物質在流化床反應裝置中與快離子導體包覆液混合包覆，得到包覆物料。本發明提出了一種流化床納米包覆工藝，通過該方法制備得到的正極材料包覆層薄而均勻，厚度精準可控，可以降低電池在充放電過程中的電荷轉移電阻，顯著提高了正極材料的高倍率性能和循環穩定性。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種快離子導體包覆的正極材料、其制備方法及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池因高能量密度、高電壓、長壽命、無記憶效應、無污染等特點被廣泛應用于移動手機、數碼相機、個人電腦等便攜式電子產品市場，未來在動力電池和大型儲能領域有很好的發展前景。

鋰離子電池正極材料是制約鋰電池容量和壽命的關鍵因素，因此對正極材料的研究具有重大意義。針對市場需求，鋰離子電池正極材料主要采用摻雜、包覆、優化合成工藝等來提高性能。包覆技術是目前應用最廣、效果最佳的方法之一，即通過在正極材料表面包覆一層氧化物或其它鹽類物質來提高其比容量、循環性能和倍率性能等。通過表面包覆改性可以阻止正極材料與電解液的直接接觸，抑制副反應的發生，提升正極材料的循環性能；其次，高電導率材料可以增加正極材料電子導電率或離子電導率，提升材料的倍率性能。目前常見的正極材料包覆劑多為金屬氧化物，磷酸鹽導電聚合物等，這些包覆劑離子傳導能力弱，包覆在正極材料表面會影響電池的倍率性能。而且沒有離子傳導能力的包覆層不適用于固態電池體系，反而會增加正極材料與電解質之間的界面阻抗。

快離子導體在高能高密度電池、電化學貯能等領域具有廣泛的應用前景。以釩酸鋰為例，釩酸鋰具有層狀結構，比容量高，能有效提高三元材料的循環性能。但是，釩含有多種價態，難以確定所合成的成分，且容易包覆不均勻。所以采用釩酸鋰對三元正極材料進行改性還需進一步完善。導電聚合物是由具有共扼π-π鍵的高分子經化學或電化學“摻雜”轉變為導體的一類高分子，是二次電池的理想電極材料。以聚苯胺為例，其主鏈上含有交替的苯環和氮原子，具有易合成、易加工、導電性好等特點，在一定程度上，導電聚苯胺能提高三元正極材料的倍率性能。

CN108023077A公開了一種快離子導體包覆改性高鎳正極材料及其制備方法，所述高鎳正極材料包括：基材，所述基材為式I所示的化合物LiNi_1-x-yCo_xMn_yM_zO₂；式I中，0＜x≤0.20，0＜y≤0.20，0＜z≤0.1；所述M為Al、Mg、Ti、Zr、Mn、Ni、Sn、Co、Zn、W、Mo、Ru、Ca、Sr、Ba、B、Y、V、Nb元素中的任意一種或多種；所述制備方法包括如下步驟：將高鎳正極材料水洗烘干，然后與適量包覆劑混合均勻，燒結過篩，得到快離子導體包覆改性高鎳正極材料。

CN110690435A公開了一種快離子導體包覆的高鎳三元正極材料及其制備方法，所述高鎳三元正極材料為一次顆粒組成的球形或類球形二次顆粒，直徑為1～30μm，化學式為LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂。制備方法包括：按比例稱取合成快離子導體的原料，在溶劑中分散均勻，得到混合溶液；將高鎳三元前驅體加入混合溶液中，再進行攪拌、干燥和研磨，得到快離子導體包覆的高鎳三元前驅體粉末；將所得前驅體粉末與鋰鹽混合均勻，燒結后得到快離子導體包覆的高鎳三元正極材料。

CN105938899A公開了一種快離子導體包覆改性鋰離子電池正極材料的制備方法，將納米級鋁粉和正極材料球磨混合后，與含鋰溶液在40℃～80℃溫度下，攪拌反應，得到氫氧化鋁膠體包覆正極材料前驅體；所述氫氧化鋁膠體包覆正極材料前驅體在500℃～900℃溫度下煅燒，即得。