[发明专利]复合锂离子电池三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明属锂离子电池技术领域，尤其涉及一种复合锂离子电池三元正极材料及其制备方法。该复合锂离子电池三元正极材料包括作为内核的镍钴锰三元正极材料和包覆所述镍钴锰三元正极材料的包覆层；镍钴锰三元正极材料的特征通式为Li_mNi_1‑x‑yMn_xCo_yO₂，其中，0.98≤m≤1.10，0.2≤x≤0.25，0.2≤y≤0.25，包覆层由Al₂O₃和LiAlO₂组成。该复合锂离子电池三元正极材料既保持了较高的体积能量密度，同时在高温、高倍率下有更好的循环性能。其制备方法采用有机醇铝作为铝源，有机醇铝先和正极材料混合均匀，再加入水引发反应生成该正极材料，其制备工艺简单、成本低，包覆效果好。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种复合锂离子电池三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池无记忆效应，具有自放电小、工作温度范围宽、能量密度高以及环保等优点，可以广泛应用于各种移动电子设备、电动工具、环保电动汽车、UPS电源等领域。在锂离子电池中，正极材料作为一种重要的核心部件影响电池性能，常用的正极材料主要包括LiCoO₂，LiNi_1-X-YMn_XCo_YO₂，LiMn₂O₄，LiFePO₄等。在动力领域(电动汽车、电动飞机等)中，对正极材料体积能量密度要求比较高，LiCoO₂、LiNi_1-X-YMn_XCo_YO₂有较高的体积能量密度，作为主打材料广泛应用，随着动力领域对安全性和续航里程要求提高，对电池高温循环要求也越来越高。

锂离子正极材料在脱锂状态下有较高的氧化性，当充放电温度提高到45℃或者更温度，正极材料与电解液反应速度加快，循环性能急剧恶化，安全性能也会降低。因此，我们要对正极材料进行表面包覆改性，抑制正极材料与电解液的反应，提高高温循环性能和安全性。现有正极材料包覆方法有采用活性物质与金属盐球磨固相反应进行包覆改性，存在问题一是包覆均匀性差，二是由于包覆量较大，放电比容量出现明显降低；另外有采用液相沉淀法包覆Al₂O₃，虽然可以改善包覆均匀，但包覆层仍然为惰性材料包覆，放电比容量也会出现明显降低；还有采用液相复合包覆锆、磷，制备出循环性能优越的钴酸锂材料，但是制备过程工艺复杂，加工成本较高，另外，包覆过程容易产生硝酸根等污染物。

有机醇铝又称烷氧基铝，其中由1-4个碳原子构成的醇铝称低碳醇铝，4个以上碳原子构成的称为高碳醇铝，分子式为Al(OR)₃，R＝烃基；醇铝的用途主要用作脱水剂、催化剂、防水剂的原料，也可用于制药工业。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合锂离子电池三元正极材料及其制备方法，旨在解决现有三元正极材料高温循环性能差、不安全，以及三元正极材料的包覆均匀性差、包覆工艺复杂、成本高等问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面，提供一种复合锂离子电池三元正极材料，包括作为内核的镍钴锰三元正极材料和包覆所述镍钴锰三元正极材料的包覆层；

所述镍钴锰三元正极材料的特征通式为Li_mNi_1-x-yMn_xCo_yO₂，其中，0.98≤m≤1.10，0.2≤x≤0.25，0.2≤y≤0.25，所述包覆层由Al₂O₃和LiAlO₂组成。