[发明专利]一种含氟锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含氟锂离子电池正极材料，所述含氟锂离子电池正极材料包括高镍正极材料和含有多氟化合物的包覆层。所述含氟锂离子电池正极材料的制备方法包括：(1)将所述高镍正极材料与含有多氟化合物的盐溶液混合，形成固液混合物，反应，得到具有包覆层的混合物；(2)将步骤(1)得到的所述具有包覆层的混合物烘干，再在惰性气氛下热处理得到所述含氟锂离子电池正极材料。本发明提供的含氟锂离子电池正极材料有效地降低了锂离子电池高镍正极材料表面残碱量，提高了高镍正极材料的高低温循环性能和容量，改善了高镍正极材料的加工性能和安全性；其制备方法操作简单，成本低，适合大规模生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种含氟锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池以其高能量密度、安全性好、循环寿命长等优点，被广泛应用于相机、手机等便携式小型锂电产品以及大型电动汽车动力电池领域。随着能源危机的日益加重，电动汽车的开发成为全球关注的焦点。

动力电池性能是决定电动汽车发展的限制性因素，正极材料是动力锂电的核心关键材料，目前主流的动力锂电正极材料有尖晶石锰酸锂LiMn₂O₄、橄榄石结构的磷酸铁锂LiFePO₄及层状结构的多元材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂。由于LiMn₂O₄和LiFePO₄能量密度较低，无法满足电动汽车对高能量密度动力电池的要求，而含镍较高的多元材料具有较高的比容量成为研究热点。然而高镍多元材料高低温循环性能较差，在充放电过程中有严重的产气现象，导致电池鼓胀变形，带来安全隐患问题。且高镍多元材料表面残碱量较高，在电极涂布过程中产生果冻现象，加工性能较差，因此如何提高其高低温性能、安全性能及加工性能，成为亟待解决的关键问题之一。

如何改善高镍多元材料高低温性能、降低材料表面的残碱量，现有的技术手段主要包括表面包覆、体相掺杂和水洗处理等。国内外文献专利报道了采用SiO₂、Bi₂O₃、TiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、AlPO₄、Co₃(PO₄)₂、Ni₃(PO₄)₂、Li₄Ti₅O₁₂、LBO等不同的包覆物对高镍多元材料进行电化学性能改善，但因为包覆物的惰性，降低了材料的克容量和导电率，同时对表面残碱量降低较少。水洗方法处理高镍多元材料可以大幅度降低表面残碱，但是材料的电化学性能有所降低。

在国内，CN 105244490 A公开了一种钴锰包覆的高镍正极材料及其制备方法。包覆层的化学组成为Li_1+d(Co_0.5+aMn_0.5-a)_bO_2+ζ(-0.025≤a≤0.025、-0.1d≤0.1、-0.1≤ζ≤0.1)。此种高镍正极材料的制备方法是将高镍正极材料内核与含有一定浓度的氨水溶液混合，然后盐液(Co和Mn)和碱液并流滴加进行反应，在正极材料表面的至少一部分上形成至少含有Li、Co和Mn的氧化物包覆层，最后热处理得到所述的高镍正极材料。但是该方案的缺陷在于，无法降低正极材料表面的残碱量，加工性能差，且制备方法繁琐，包覆层制备过程难以控制。

因此，在高镍正极材料领域，开发新的产品和制备方法以解决此种正极材料的目前存在的问题有着重要的意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种含氟锂离子电池正极材料及其制备方法，以针对性解决现有技术中高镍正极材料表面残碱量高，加工性能和电化学性能不够好的问题。