[发明专利]改进的氧化物表面包覆的镍钴锰三元复合电极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种改进的氧化物表面包覆的镍钴锰三元复合电极材料及其制备方法，所述复合电极材料的包覆层为两种或三种金属氧化物M_xO_y，其中M为铌，锆或钇。包覆层的厚度为0.5‑50nm，在复合电极材料中所占的质量比为1%‑10%，所制备的镍钴锰复合电极材料为α‑NaFeO₂层状结构。该材料以醋酸镍、醋酸钴、醋酸锰、醋酸锂为原材料，金属氧化物为表面包覆物质，通过高温烧结和原位包覆相结合的工艺制备出高性能复合电极材料。所述复合电极材料的包覆层能够阻止活性材料中金属离子的溶解，抵御HF对活性材料的腐蚀，可以降低表面阻抗并改进循环稳定性。且制备过程简单、易操作，生产周期短，设备要求低，利于其产业化发展和推广应用。

技术领域

本发明电池材料技术领域，具体涉及一种改进的氧化物表面包覆的镍钴锰三元复合电极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池与传统电池相比具有工作电压高、能量密度高、污染小、无记忆效应等优点，在电子产品、移动工具等领域得到了广泛应用。随着人们对环境污染的日益重视，以锂离子为动力或者辅助动力的绿色环保电动汽车开始被人们所提倡、关注。锂离子电池及相关部件如锂离子电池正极材料的研发迫在眉睫。

三元锂离子电池正极材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料，和钴酸锂材料比较，降低了生产成本，提高了安全性能，和锰酸锂材料相比具有更高的容量，和磷酸铁锂相比具有更好的低温性能，在正极材料中的地位逐步显现，并且具有能量密度高、续航里程相对较长等优点，因此国内车企乘用车纷纷转向三元材料，未来三元材料在电动车、动力电池领域，会是有利的竞争者。与钴酸锂相比，三元材料也存在一些急需解决的问题，主要包括电子导电率低、大倍率稳定性差、高电压循环稳定性差等，要想实现其规模化生产，必须解决这些问题。使用金属氧化物对三元材料进行表面修饰，可以缓解电解液对材料的腐蚀，抑制结构塌陷，显著改善三元材料的循环稳定性和热稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供具有氧化物包覆层的镍钴锰三元电极材料，该包覆层能够防止活性材料中金属离子的溶解，抵御HF对活性材料的腐蚀，降低表面阻抗并改进材料的循环稳定性，解决镍钴锰三元电极材料稳定性差，容量衰减快这一问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下。

一种具有氧化物包覆层的镍钴锰三元复合电极材料，包覆层为两种或三种氧化物的组合，其中氧化物为铌、锆或钇的氧化物。该包覆曾的厚度为0.5-50nm，在复合电极材料中所占的质量比为1%-10%。所述镍钴锰电极材料为α-NaFeO₂ 型层状结构。

一种制备氧化物表面包覆的镍钴锰三元复合电极材料的方法，以醋酸镍、醋酸钴、醋酸锰、醋酸锂为原料，加入质量比为1%-10%的金属氧化物（金属氧化物为铌、锆、钇氧化物的两种或三种的组合），以高温煅烧，得到氧化物原位包覆的镍钴锰三元复合电极材料。

本发明选择合适的金属氧化物对镍钴锰三元复合电极材料进行原位包覆，包覆层可阻止电解液对镍钴锰复合电极材料的腐蚀，降低材料的表面阻抗，防止材料中金属离子的溶解，从而增强了材料的循环稳定性。

所述氧化物包覆的镍钴锰复合电极材料的制备方法，依次包括以下步骤：

（1）称取一定量的锂、镍、钴、锰的醋酸盐1.0～1.05：0.6～0.8：0.2～0.1：0.2~0.1比例混合，加入无水乙醇，配置成醋酸盐浓度为0.2～1.2mol/L的溶液。

（2）按金属氧化物（铌、锆、钇的氧化物）在复合电极材料中所占质量比为1%-10%，称取一定量的铌，锆，钇的氧化物于（1）中所述溶液中。充分分散、球磨，得到悬浊液，球磨时间为4小时。

（3）待（2）中悬浊液静置、沉降，置于100℃烘箱中干燥。得到前驱体。