[发明专利]一种表面包覆硼锂复合氧化物的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种表面包覆硼锂复合氧化物的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术：

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液组成。其中正极材料由于价格偏高、可逆比容量偏低成为制约锂离子电池发展的重要瓶颈。因此寻找质优价廉的正极材料是未来锂离子电池发展的主要方向。

层状镍钴锰酸锂正极材料(LiNi_xCo_1-x-yMn_yO₂),由于镍钴锰的协同效应，具有能量密度高、循环性能稳定、性价比高、安全性能好等优点，有效地弥补了钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂的不足。因此镍钴锰酸锂的开发成为正极材料领域的研究热点。

虽然镍钴锰酸锂已经开始了规模化的生产应用,但其仍然存在一些问题,使得它还不可能取代钴酸锂在锂离子正极材料中所占据的主导地位。其中亟待解决的问题之一就是其循环稳定性较差。

硼锂复合氧化物mLi₂O-nB₂O₃具有较好的锂离子通过性能，良好的润湿性，以及相对低的粘度，不但可以改善正极材料的循环性能和倍率性能，而且对锂离子的嵌入和脱出影响较小，被认为是一种理想的的表面包覆材料。

发明内容：

本发明的目的之一在于提供一种表面包覆硼锂复合氧化物的镍钴锰酸锂正极材料，该正极材料可有效地改善镍钴锰酸锂正极材料的循环稳定性。

本发明的另一个目的在于提供一种在镍钴锰酸锂表面包覆mLi₂O-nB₂O₃的方法，即在锂源和硼源的混合醇溶液中，加入制备好的镍钴锰酸锂，超声使其均匀分散在溶液中，再加入分散剂（防止镍钴锰酸锂沉积在容器底部），充分的使材料浸润在溶液中，蒸发溶剂后热处理得到表面包覆mLi₂O-nB₂O₃的LiNi_xCo_1-x-yMn_yO₂。

如上构思，本发明的技术方案是：一种表面包覆硼锂复合氧化物的镍钴锰酸锂正极材料，其特征在于：在镍钴锰酸锂正极材料表面包覆一层硼锂复合氧化物，可表示为LiNi_xCo_1-x-yMn_yO₂/ mLi₂O-nB₂O₃,其中0﹤x﹤1、0﹤y﹤1。

上述硼锂复合氧化物的化学式为mLi₂O-nB₂O₃，其中m:n=1:4、1:3、3:7、1:2、1:1、3:2、2:1、3:1，即包覆的具体形式为 Li₂B₈O₁₃、 LiB₃O₅、 Li₃B₇O₁₂、Li₂B₄O₇、α-LiBO₂、Li₆B₄O₉、β- Li₄B₂O₅、α-Li₄B₂O₅、Li₃BO₃中的一种或几种。

上述硼锂复合氧化物mLi₂O-nB₂O₃的包覆量为镍钴锰酸锂正极材料的1%~5%wt，包覆层厚度为1~14nm。

上述表面包覆硼锂复合氧化物的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，依照下列步骤完成：

①按化学计量比分别称取锂源和硼源的化合物，在搅拌条件下用无水醇溶液配制成Li:B=m:n的混合溶液，其中m:n=1:4、1:3、3:7、1:2、1:1、3:2、2:1、3:1；