[发明专利]一种普鲁士蓝复合锂离子电池三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种普鲁士蓝复合锂离子电池三元正极材料及其制备方法，所述材料为核壳结构，核层为三元层状正极材料，壳层为普鲁士蓝类材料以及所述普鲁士蓝类材料的分解产物，所述制备方法包括将普鲁士蓝材料粉体与三元材料粉体通过干法均匀混合，得混合粉料；将混合粉料煅烧处理得普鲁士蓝复合锂离子电池三元正极材料的步骤。本申请采用普鲁士蓝类材料及其分解产物对三元层状正极材料进行包覆，能够消除表面残留锂，降低材料整体的pH值，有利于电池电极制备过程中涂布工艺的进行，提升正极材料的循环性能，能够保证锂离子的快速传递，提升材料的比容量和倍率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种普鲁士蓝复合锂离子电池三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作是电能存储的重要技术之一，在储能器件领域受到广泛的关注。与其他类型电池相比具有高能量密度、长使用寿命、良好的安全性能及环保性等特点。日前锂离子电池的应用主要集中于计算机通信、电子数码产品等领域，然而随着对环境问题的日益关注，作为能够为汽车提供动力的动力锂离子电池逐渐成为研究的热点。

正极材料是锂离子电池的关键组成部分，也是电池成本较高的组件。层状三元材料镍钴锰酸锂由于其优异的电化学性能、良好的热稳定性能、较低的生产成本等优点正受到锂离子电池行业的广泛关注，是下一代锂离子电池正极材料的发展方向，镍钴锰三元材料(NCM)按其中组成元素镍钴锰比例不同可分为111型三元材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，424型三元材料LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂，523型三元材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂，622型三元材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂，811型三元材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂。此外，高镍三元中还存在一种镍钴铝(NCA)三元正极材料。随着Ni含量的提升，三元材料容量不断提升，但同时也伴随着衰减的加剧，制备和适用难度的加大，这是由于在制备三元材料的过程中，材料表面或多或少存在一部分残余锂，主要为碳酸锂和氢氧化锂，该部分残余锂使三元材料表现出强碱性和强吸潮性，在制备过程中，降低了三元材料的涂敷性，在循环过程中，加速电解液的分解和软包电池的产气，这不仅造成电池容量的衰减，而且增加了电池的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种普鲁士蓝复合锂离子电池三元正极材料及其制备方法，采用普鲁士蓝类材料及其分解产物对三元层状正极材料进行包覆，能够消除三元层状正极材料表面的碳酸锂和氢氧化锂，降低该正极材料整体的pH值，有利于锂离子电池电极制备过程中涂布等工艺的进行，且能够提升该正极材料的循环性能；由于包覆层的电化学活性，能够保证锂离子的快速传递，从而提升材料的比容量和倍率。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种普鲁士蓝复合锂离子电池三元正极材料，所述材料为核壳结构，其中，核层为三元层状正极材料，壳层为普鲁士蓝类材料以及所述普鲁士蓝类材料的分解产物。

在本申请技术方案中，普鲁士蓝类材料具有大的开框架结构，单个晶胞可容纳多个碱金属离子和在强酸，在有机溶剂和高温下的稳定性高，内部还具有酸活性位点，对碱性环境比较敏感，本申请采用普鲁士蓝类材料及其分解产物对核层三元层状正极材料进行包覆，能够消除三元层状正极材料表面的碳酸锂和氢氧化锂，降低该正极材料整体的pH值，有利于锂离子电池电极制备过程中涂布等工艺的进行；由于普鲁士蓝类材料及其分解产物均具有电化学活性，能够保证锂离子的快速传递，从而提升材料的比容量和倍率等性能，由于普鲁士蓝类材料及其分解产物的包覆，能够提升该正极材料的循环性能。