[发明专利]一种快离子导体改性锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种快离子导体改性锂离子电池正极材料，以镍钴锰酸锂为基体，在基体表面包覆有NASICON型快离子导体材料；基体的中位粒径为7～12μm，基体材料为大小不同粒径的镍钴锰酸锂球磨而成。该改性锂离子电池正极材料的制备方法：先将大小不同粒径的镍钴锰酸锂进行球磨混合成基体材料；然后将基体材料加入钛源溶液中，在搅拌的同时向其中逐滴加入锂源、掺杂元素盐和磷酸盐混合溶液中，在恒温条件下进行反应，反应完成后烘干、热处理，即得到快离子导体改性锂离子电池正极材料。本发明通过对传统湿法包覆工艺进行改进，在确保湿法包覆相比干法包覆具有包覆均匀性优势的同时，还能够减少水溶液对于基体材料表面结构的破坏，实现了更好的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，尤其涉及一种NASICON型快离子导体改性锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、放电电压较为稳定、无记忆效应、工作温度范围宽、无污染、循环寿命长、安全性能好等诸多优点，自问世以来，已广泛应用于移动通讯工具以及相机、笔记本等便携式电子设备中。随着移动电池产品功能化的增强，以及锂离子电池向小型电动工具领域的发展，对锂离子电池的能量密度、安全性能、循环寿命和倍率放电等方面提出了更高的要求，而这几个方面的发展主要受限于正极材料。

新型正极三元复合材料镍钴锰酸锂，由于价格低廉、循环性能好、结构稳定性好、振实密度高，成为比较理想的正极材料。但是该正极材料充电过程中容易脱Li，并且其易与电解液的进行副反应，影响循环寿命。

为了使正极材料与电解液分开从而减少材料与电解液副反应，抑制金属离子的溶解，优化材料的循环性能，通常会对材料进行表面包覆。但是对于大多数包覆材料而言，存在着因包覆材料自身离子导电性较弱而影响Li离子传输等问题，会致使材料的倍率性能变差。

同时，目前在对材料进行表面包覆时主要采用干法包覆和湿法包覆，尤其是湿法包覆因具有更好的包覆均匀性而受到众多科研工作者的青睐。然而，对于传统的水系溶液包覆而言，水溶液会对材料表面产生一定的结构破坏，并可于表面生成电化学惰性物质，使最终电化学性能的发挥不及预期；而使用醇溶液包覆虽然对材料表面破坏程度较小、包覆效果较好，但其成本较高，不利于实现产业化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种NASICON型快离子导体改性锂离子电池正极材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种快离子导体改性锂离子电池正极材料，该改性锂离子电池正极材料是以镍钴锰酸锂为基体，在所述基体表面包覆有NASICON型快离子导体材料；所述基体的中位粒径为7～12μm。

上述的改性锂离子电池正极材料，优选的，所述基体是由质量比为(2～8)：1的大粒径镍钴锰酸锂和小粒径镍钴锰酸锂球磨混合而成；其中，所述大粒径镍钴锰酸锂是指中位粒径为10～14μm的镍钴锰酸锂；所述小粒径镍钴锰酸锂是指中位粒径为4～7μm的镍钴锰酸锂。

上述的改性锂离子电池正极材料，优选的，所述镍钴锰酸锂为掺杂元素M的镍钴锰酸锂，其分子式为Li_xNi_aCo_bMn_cM_dO₂，其中，1.0x≤1.1，0.3a≤0.8，0.1≤b0.4，0.1≤c0.4，0≤d≤0.1，且a+b+c+d＝1，M为Mg、Al、Zr、Ti、Cr、Fe、La、Zn和V中的一种或多种；所述NASICON型快离子导体材料的分子式为Li_1+yA_yTi_2-y(PO₄)₃，其中，0.6≥y＞0，A为Al、Cr、Fe、La、Y、Ga、In和Sc中的一种或多种。