[发明专利]一种耐高温高镍三元正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种耐高温高镍三元正极材料，包括基底和基底上的包覆层，所述基底材料的化学式为：LiNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂或LiNi_xCo_yAl_1‑x‑yO₂，其中0.5≤x1，0y1，且x+y1；所述包覆层材料为碳化硼，且包覆层占基体质量比的0.1～10％。本发明以高镍三元材料为基底，通过原位生成BN包覆层，不仅具有很好的导热性和化学惰性，还具有很好的离子导通性，提供了一种高容量、高循环、高倍率、离子电导率高，安全性能优良的锂离子电池三元正极材料。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，特别是涉及一种耐高温高镍三元正极材料及其制备方法。

背景技术

三元材料(NCA和NCM)兼具LiCoO₂、LiMnO₂和LiNiO₂的优点。而且，有研究表明，随之三元体系中的Ni含量的增加，材料的克容量也相应增加。因此，高镍三元材料被认为是最有应用前景的新型正极材料。

但随着Ni含量的增加，Li⁺和Ni²⁺混排也更加严重，导致循环稳定性差，首次不可逆容量高。而且表面多余的锂盐会吸收空气中的水和CO₂，是材料表面结构破坏；表面高价态的Ni⁴⁺会加速电解液分解，分解产物会加速电极材料结构的破坏，从而导致电池循环稳定性下降，安全性能下降，并且，在高温下电池容量衰减更快，正极材料结构更容易崩塌。

公开号为CN 101308925 A的中国专利公开了一种金属氧化物包覆的高镍三元材料的制备方法，利用TiO₂、Al₂O₃、MgO₂和Cr₂O₃等包覆的高镍三元材料，隔绝高镍三元材料和电解液的接触，提高电池的循环稳定性，但所使用的金属氧化物是惰性材料，离子电导率不高，使正极材料的容量和倍率性能下降，而且其导热能力不足，不能及时将电极材料产生的热散发出去，使热量不断集中，最后使温度升高，造成安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种耐高温高镍三元正极材料及其制备方法和应用，是一种高容量、高循环、高倍率、离子电导率高，安全性能优良的锂离子电池三元正极材料。

本发明的第一个目的是提供一种耐高温高镍三元正极材料，所述耐高温高镍三元正极材料包括基底和基底上的包覆层，所述基底材料的化学式为：LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂或LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂，其中0.5≤x1，0y1，且x+y1；所述包覆层材料为氮化硼，且包覆层占基体质量比的0.1～10％。

优选地，所述基底材料的化学式为：LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂或LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂。

本发明的第二个目的是提供上述耐高温高镍三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：按照N：B摩尔比1～10：1的比例分别取氮源和硼源，将氮源和硼源加入到溶剂中，40～80℃加热搅拌充分溶解，得到混合溶液；

S2：将一定量的基底材料加入到S1的混合溶液中搅拌2～6h，进行干燥，并研磨成粉末；