[发明专利]一种镍钴铝酸锂复合正极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明涉及一种镍钴铝酸锂复合正极材料及其制备方法、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明的镍钴铝酸锂复合正极材料，包括内核和包覆在内核表面的聚苯胺层；所述内核为铈掺杂镍钴铝酸锂；所述聚苯胺层的厚度与内核的粒径之比为0.0005～0.002:1。本发明的镍钴铝酸锂复合正极材料，通过在铈掺杂镍钴铝酸锂表面包覆聚苯胺，与掺杂的铈协同作用，减少充放电过程中正极材料与电解液的反应，并能够降低阻抗，提高材料的电化学性能；此外包覆在内核外的聚苯胺能够提高正极材料导电率。

技术领域

本发明涉及一种镍钴铝酸锂复合正极材料及其制备方法、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂电池作为未来发展的主流动力电池，具有传统电池不具有的诸多优势且有较大的技术提升和成本下降空间。因此2013～2015年国家对新能源汽车发布补贴政策，说明国家对其发展的重视。由于成本或容量等方面的原因，传统的正极材料(钴系正极材料和锰系正极材料)难以作为大功率动力电池用正极材料，因此开发成本低、容量高的新型正极材料是当今国际的发展趋势，而三元材料镍钴铝酸锂(NCA)作为锂电池正极材料的研究热点之一，具有容量高、热稳定性好、价格相对低廉、毒性较低等优点，但是高镍正极材料在烧结过程中Li⁺与Ni²⁺容易产生阳离子混排，导致正极材料首次不可逆容量增加、循环性能衰退。现有技术中，申请公布号为CN103050686A公开了一种高密度锂离子电池正极材料镍钴铝酸锂的制备方法，该方法将离子摩尔比Ni:Co:Al:Ce＝0.8:0.15:0.01:0.04的比例称取氧化镍、碳酸钴、三氧化二铝和氧化铈进行球磨，然后在700℃煅烧10h，得到镍钴铝铈的氧化物，然后加入碳酸锂、进行球磨，再在900℃煅烧12h，自然冷却至室温，即得到LiNi_0.8Co_0.15Al_0.01Ce_0.04O₂，采用该方法能够改善镍钴铝酸锂正极材料的比容量和稳定性，但高镍正极材料表面的活性氧阴离子容易与空气中的CO₂和H₂O反应生成碳酸根，同时锂离子从本体迁移到表面并在材料表面形成，生成LiOH和Li₂CO₃，对正极材料的加工性能以及高温贮存性能产生严重的影响。正极材料NCA在宽的电压范围内会与电解液溶液发生强烈的副反应、增加电池在充放电过程中的阻抗，降低材料的电化学性能。由于本身性质的原因，它仍然存在循环稳定性差的缺陷，这在很大程度上也限制了其发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍钴铝酸锂复合正极材料，具有较高的循环性能和循环稳定性。

本发明还提供了一种镍钴铝酸锂复合正极材料的制备方法，以及采用该镍钴铝酸锂复合正极材料的锂离子电池。

为了实现以上目的，本发明的镍钴铝酸锂复合正极材料所采用的技术方案是：

一种镍钴铝酸锂复合正极材料，包括内核和包覆在内核表面的聚苯胺层；所述内核为铈掺杂镍钴铝酸锂；所述聚苯胺层的厚度与内核的粒径之比为0.0005～0.002:1。

本发明的镍钴铝酸锂复合正极材料，通过在铈掺杂镍钴铝酸锂表面包覆聚苯胺，与掺杂的铈协同作用，减少充放电过程中正极材料与电解液的反应，并能够降低阻抗，提高材料的电化学性能；此外包覆在内核外的聚苯胺能够提高正极材料导电率。

优选的，所述聚苯胺层的厚度与内核的粒径之比为0.0007～0.0015。

所述铈掺杂镍钴铝酸锂为LiNi_xCo_yAl_zCe_mO₂，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，0＜m≤0.05，且x+y+z+m＝1。