[发明专利]一种锂离子电池高镍正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池高镍正极材料及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车的推广，动力型锂离子电池得到了极大的发展，同时针对新能源汽车对续航里程的高要求，对其能量密度、高循环性能及高安全性能也有较高的要求。提升能量密度的方法可以通过提高材料的高压实及材料的容量这两方面进行，针对材料的压实提高的空间有限而且会对后期循环性能造成不利影响，因此，目前主流方向还是以提高材料的容量为主要研究方向。正极材料是锂离子电池的关键材料之一，也是阻碍锂离子电池能量密度的关键因素。市场上目前用来实现高能量密度的正极材料有，高电压钴酸锂，高压实三元材料及高镍三元材料，其中高能量密度电池的实现需要使用更高容量的高镍材料来实现。

对于高镍三元材料Li Ni_xCo_yM_1-x-yO₂，Ni含量的升高已经成为三元材料的主流方向，随着Ni含量的升高，材料充放电过程中可以发挥出更高的容量。但是，随着Ni含量的升高同时也会造成Li/Ni混排的增加，即“阳离子混排”效应，使得容量发挥不出来。以及高镍材料本身的高PH值，使得材料加工性能较差。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锂离子电池高镍正极材料及其制备方法，改进了高镍材料的合成方法，提高了高镍材料的容量及循环性能。

本发明提出的一种锂离子电池高镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将前驱体Ni_xCo_yM_1-x-y(OH)₂加入溶剂中持续搅拌，搅拌过程中加入有机物单体和一水氢氧化锂，然后升温，再加入引发剂，保温反应，实现原位配锂，干燥得到前驱体混合料；

S2、在惰性气体保护下，将前驱体混合料进行一次烧结得到预包覆碳的一次烧结产物；

S3、将预包覆碳的一次烧结产物进行粉碎，在纯氧气氛中进行二次烧结，分级过筛得到锂离子电池高镍正极材料。

优选地，S1中，前驱体Ni_xCo_yM_1-x-y(OH)₂中，x≥0.80，优选地，M为Mn元素和/或Al元素。

优选地，S1中，溶剂为去离子水和/或乙醇，有机单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸，引发剂为水性引发剂或油性引发剂。

优选地，水性引发剂为高锰酸钾和草酸的混合物、过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾中至少一种。

优选地，油性引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰中至少一种。

优选地，S1中，前驱体Ni_xCo_yM_1-x-y(OH)₂与一水氢氧化锂的混合比例按照Li/Ni摩尔比为0.99-1.08，有机单体与一水氢氧化锂的摩尔比为1：1，引发剂与前驱体Ni_xCo_yM_1-x-y(OH)₂的质量比为1：98-102。

优选地，S1中，采用水浴加热的方式升温至45-70℃，保温反应0.5-2h。

优选地，S1中，采用喷雾干燥机进行干燥。

优选地，S2中，惰性气体为氮气、氩气和/或氦气。

优选地，S2中，一次烧结的温度为300-500℃，一次烧结的时间为3-8h。

优选地，S3中，二次烧结的温度为600-800℃，二次烧结的时间为8-20h；优选地，二次烧结的温度为700-780℃，二次烧结的时间为10-20h。若温度过低，锂源与前驱体反应不充分，材料层状结构较差，会造成高镍材料的整体性能不佳；若温度过高，会造成高镍材料过烧一次粒径变大，材料层状结构破坏，从而造成材料性能较差。

优选地，S3中，采用辊式破碎机或颚式破碎机以干法破碎的方式进行粉碎。

本发明还提出的一种锂离子电池高镍正极材料，采用上述锂离子电池高镍正极材料的制备方法制得。

本发明的有益效果：

1、本发明采用一种新的混锂方式，通过丙烯酸和/或甲基丙烯酸与一水氢氧化锂进行反应，然后再进行聚合反应可以使生成的有机锂源均匀包覆在高镍前驱体的表面，防止颗粒团聚；