[发明专利]一种金属酞菁化合物包覆的三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金属酞菁类化合物包覆的三元正极材料及其制备方法，以高镍镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂材料为基体，该基体外包覆有金属酞菁化合物。将锂源与镍钴锰氢氧化物或镍钴铝氢氧化物前驱体混合均匀，置于高温设备中在氧气气氛下煅烧，得到高镍镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂材料的基体；将金属酞菁化合物与基体材料混合均匀，置于高温设备中在氧气气氛下煅烧，得到改性的三元正极材料。金属酞菁化合物具有较高的电子导电性、耐热耐酸及高效的催化作用，对提高高镍三元正极材料的充放电容量和循环稳定性十分有利。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，涉及一种金属酞菁化合物包覆的三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为新一代的绿色高能电池，在各种3C产品及新能源动力汽车上应用广泛且市场前景开阔。目前的研究热点主要集中在进一步提高材料的功率密度、能量密度和改善安全性能等方面。从锂离子电池现在所采用的正极来看，过渡金属氧化物正极在提高电池比能量方面显然较聚阴离子正极如磷酸亚铁锂更具优势，而镍钴锰、镍钴铝等是主要应用的正极材料。众所周知，三元正极材料的镍含量越高，材料的能量也越高，但高镍材料制备条件苛刻，热稳定性差，由于镍含量较高，三元正极材料对水分较为敏感，导致正极表面易生成氢氧化锂、碳酸锂，使得材料表面碱性过高。一方面引起活性锂离子的损失，降低材料的充放电容量；另一方面表面的碱性物质在循环过程中极易与电解液发生副反应，导致材料层状结构遭到破坏，容量快速衰减。因此，其热稳定性、电化学循环稳定性均较差的问题受到了更多的关注。目前主要的改性方法是表面包覆纳米无机材料颗粒，如纳米氧化铝、氧化锌等，这些纳米无机材料包覆效果较差且界面电化学阻抗大，导致电池循环过程极化较大，容量发挥降低。

发明内容

针对三元材料结构不稳定、电化学循环性能较差等问题，本发明的目的在于提供一种金属酞菁化合物包覆的三元正极材料及其制备方法，在不降低材料首次充放电容量的条件下有效提高三元正极材料的电化学循环稳定性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种金属酞菁化合物包覆的三元正极材料，以镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂为基体，在该基体外包覆有金属酞菁化合物。

优选的，金属酞菁化合物为单核酞菁类金属配合物、双核酞菁类金属配合物或异核酞菁类金属配合物。

优选的，金属酞菁化合物中金属指镍、锰、钴、钇、钕中的一种或两种。

优选的，金属酞菁化合物为单核钴酞菁、双核镍酞菁、异核锰钴酞菁、单核钇酞菁或单核钕酞菁。

一种金属酞菁化合物包覆的三元正极材料的制备方法，将金属酞菁化合物与基体镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂混合均匀，在氧气气氛下煅烧，得到金属酞菁化合物包覆的三元正极材料。

优选的，按照摩尔百分数计，金属酞菁类化合物的用量为基体用量的0.05-2％。

优选的，煅烧温度为400-600℃。

优选的，基体镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂的制备方法为：将锂源与镍钴锰氢氧化物或镍钴铝氢氧化物混合均匀，置于高温设备中在氧气气氛下煅烧，得到基体镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂。

进一步的，锂源为氢氧化锂、碳酸锂中的一种或两种；镍钴锰氢氧化物或镍钴铝氢氧化物中，镍元素的摩尔含量为80％-96％，钴元素的摩尔含量为2-15％，锰元素或铝元素的摩尔含量为2％-15％；锂元素与镍钴锰氢氧化物或镍钴铝氢氧化物的摩尔比为(1-1.15):1。

进一步的，所述煅烧为两段煅烧，一段煅烧温度为500-550℃，二段煅烧温度为700-800℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：