[发明专利]一种高电化学活性三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高电化学活性三元正极材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)制备含有掺杂元素M的中位粒径为8～30μm的大颗粒团聚体三元材料A和/或含有掺杂元素M的中位粒径为1～8μm的小颗粒团聚体三元材料B；(2)将步骤(1)所述大颗粒团聚体三元材料A和/或小颗粒团聚体三元材料B置于搅拌混料罐中，采用湿法包覆的方法在材料表面包覆一层多元素组成的包覆物，得到高电化学活性三元正极材料。本发明将不同中位粒径的团聚体三元材料进行掺混，提高了材料的空间利用率、压实密度及体积能量密度，同时通过多元素表面包覆实现元素间协同作用，这些均有利于材料电性能的充分发挥，同时改善材料的循环稳定性，提高电池的安全性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种高电化学活性三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的绿色电源，具有比能量高、自放电小、开路电压高、无记忆效应、循环寿命长、无环境污染等优点，因此被广泛用做手机、笔记本电脑、数码相机等电子产品的电源；同时，锂离子电池也是电动汽车电源，又是太阳能类再生能源的储能电源。

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质等部分组成；其中，正极材料是锂离子电池的重要组成部分，也是决定锂离子电池性能的关键因素。目前锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料、磷酸亚铁锂等。

传统锂离子电池三元正极材料具有价格低、放电比容量高等特点，但普通三元正极材料存在压实不高、循环稳定性差、锂镍混排度较高的缺点，影响其性能进一步提升。

在高容量、高倍率性能得到保证的前提下，优异的正极材料还要具有高压实密度的特点，即高的体积能量密度。通过有效的手段将少量包覆材料均匀地沉积在正极材料表面，可以有效的改善材料的结构稳定性，阻止电解液在正极材料表面发生副反应，从而改善锂离子电池的高温存储性能与安全性能，同时，材料的可逆容量并未发生明显衰减。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的技术缺陷，提供一种高电化学活性三元正极材料及其制备方法。本发明通过将不同中位粒径的团聚体三元材料进行掺混，能够提高材料的空间利用率和压实密度，进而使材料的体积能量密度大大提高，同时通过多元素表面包覆实现元素间协同作用，这些均有利于材料电性能的充分发挥，提高材料放电比容量、倍率性能，同时改善材料热稳定性、循环稳定性，提高电池的安全性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术手段为：

一种高电化学活性三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备含有掺杂元素M的中位粒径为8～30μm的大颗粒团聚体三元材料A和/或含有掺杂元素M的中位粒径为1～8μm的小颗粒团聚体三元材料B；

(2)将步骤(1)所述大颗粒团聚体三元材料A和/或小颗粒团聚体三元材料B置于搅拌混料罐中，采用湿法包覆的方法在材料表面包覆一层多元素组成的包覆物，得到高电化学活性三元正极材料；

所述M为Al、Zr、Mg、Ti、Sn、Zn、Er、Ca、Sr、Ba、B、Y、Sm、V、Nb、Ce、La元素中的任意一种或多种；

所述包覆物包含G元素，所述G为Al、Zr、Mg、Si、Ti、Sn、Zn、Zr、Ca、Sr、Ba、B、Y、Sm、V、Nb、Ce、La元素中的任意一种或多种。

所述和/或是指本发明高电化学活性三元正极材料可以是只通过对大颗粒团聚体三元材料A进行多元素包覆制备，也可以是只通过对小颗粒团聚体三元材料B进行多元素包覆制备，还可以是通过将大颗粒团聚体三元材料A与小颗粒团聚体三元材料B进行混合后再进行多元素包覆制备。

一种高电化学活性三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：