[发明专利]氟化物修饰的富镍三元复合电极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氟化物修饰的富镍三元复合电极材料，其包括富镍三元复合电极材料以及修饰层；所述富镍三元复合电极材料包括如下原料制备：碳酸锂、碳酸镍、碳酸钴和碳酸锰，所述锂元素、镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1.0～1.1∶0.6～0.8∶0.2～0.1∶0.2～0.1；所述修饰层为金属氟化物；所述金属氟化物占总电极材料的质量百分比为1%～5%。本发明还涉及上述复合电极材料的制备方法。本发明的富镍三元电极材料经氟化物修饰后能够防止活性材料中金属离子的溶解，抵御电解液对活性材料的腐蚀，降低表面阻抗并改进材料的循环稳定性，解决镍钴锰三元电极材料稳定性差，容量衰减快的问题。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，具体涉及一种氟化物修饰的富镍三元复合电极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池相对于传统电池具有工作电压高、能量密度高、污染小、无记忆效应等优点，在电子产品、移动工具等领域得到了广泛应用。随着人们对环境污染的日益重视，以锂离子为动力或者辅助动力的绿色环保电动汽车开始被人们所提倡、关注。

三元锂离子电池正极材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料，和钴酸锂材料比较，降低了生产成本，提高了安全性能，和锰酸锂材料相比具有更高的容量，和磷酸铁锂相比具有更好的低温性能，在正极材料中的地位逐步显现，并且具有能量密度高、续航里程相对较长等优点，因此国内车企乘用车纷纷转向三元材料，而富镍三元正极材料相对普通三元材料,具有更高比容量，镍是主要的氧化还原反应元素，因此，提高镍含量可以有效提高电池的比容量。从电池能量密度和电动车续航里程来看，含镍的三元系优势明显，特别是富镍三元系材料制作的电池。而且富镍三元材料中Co含量更低，这意味着其具有更好的成本及能量密度优势。但是，富镍三元层状材料还存在高温性能差和振实密度低等缺点，制约着此材料的商业化应用。掺杂和表面包覆改性被认为是有效减少副反应、提高材料电化学性能和热稳定性的主要方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有氟化物修饰的富镍三元电极材料，富镍三元电极材料经氟化物修饰后能够防止活性材料中金属离子的溶解，抵御电解液对活性材料的腐蚀，降低表面阻抗并改进材料的循环稳定性，解决镍钴锰三元电极材料稳定性差，容量衰减快这一问题。

本发明采用如下技术方案：

一种氟化物修饰的富镍三元复合电极材料，其包括富镍三元复合电极材料以及修饰层；所述富镍三元复合电极材料包括如下原料制备：碳酸锂、碳酸镍、碳酸钴和碳酸锰，所述锂元素、镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1.0～1.1∶0.6～0.8∶0.2～0.1∶0.2～0.1；所述修饰层为金属氟化物；所述金属氟化物占总电极材料的质量百分比为1%～5%。

优选的，所述富镍三元复合电极材料中，锂元素的摩尔数与镍元素、钴元素和锰元素的摩尔数的和之比大于1。

优选的，所述锂元素、镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1.04∶0.8∶0.1∶0.1。

优选的，所述金属氟化物占总电极材料的质量百分比为3%。

其中，所述金属氟化物为氟化锆、氟化锡、氟化钼或氟化铈中的一种以上。

其中，金属氟化物修饰层的厚度为0.5～50nm。

一种上述氟化物修饰的富镍三元复合电极材料的制备方法，其包括如下步骤：

（1）依照摩尔比例将碳酸锂、碳酸镍、碳酸钴和碳酸锰混合，进行干混球磨，干混的转速为50~150转/分，球料比为1∶5，混料时间为5~15小时，得到电极料；

（2）将步骤（1）中得到的电极料置于氧气气氛箱式炉中进行烧结，烧结温度为700℃～900℃，烧结时间12～24h，得到富镍三元电极材料；

（3）称取锆、锡、钼或铈的可溶性盐溶解于二次去离子水中，配制成0.001～0.2mol/L的溶液；