[发明专利]一种高镍正极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明属于电池制造技术领域，尤其涉及涉及一种高镍正极材料及其制备方法和锂离子电池，高镍正极材料包括由高镍基材和掺杂于高镍基材中的稀土化合物组成的稀土掺杂高镍正极材料，稀土掺杂高镍正极材料与苯胺单体通过原位聚合在稀土掺杂高镍正极材料的二次粒子的孔隙间形成纳米树状导电聚苯胺网络得到原位聚合材料，原位聚合材料的表面包覆有锂离子导体层；高镍基材为Li_1+aNi_xCo_yM_1‑x‑yO₂。相比于现有技术，本发明显著地提高材料的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于电池制造技术领域，尤其涉及涉及一种高镍正极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

高镍过渡金属氧化物材料被认为是最具有吸引力的新一代正极材料。通过镍钴锰三种离子的互补协同作用，改善单独离子的缺陷，从而实现材料容量、循环性和安全性能的调控。

然而，高镍材料也存在若干问题亟待解决。Ni²⁺与Li⁺半径接近，容易导致镍锂混排，阻碍Li⁺通道，同时二次粒子易发生晶间裂纹，导致材料结构不稳定，降低材料的比容量、循环性能和倍率性能。过渡金属离子易与电解液发生副反应，导致循环性能较差，表面残碱沉积物引起表面转移电阻增大，阻碍了Li⁺扩散。另外，高镍材料表面残碱沉积物通过吸附空气中的水分和CO₂，导致浆料凝胶化。

为此，专利CN201711241652通过水洗及表面干法包覆快离子导体改性高镍正极材料，降低了材料与电解液的副反应，提高了材料的高温稳定性和安全性，通过掺杂和表面包覆快离子导体，提高材料的能量密度、倍率性能、循环性能，最终增加了电池的长循环寿命。另外，专利CN201510545968提供了一种高镍正极材料，基体表面含有掺杂元素，掺杂的元素能够稳定基体表面晶体结构，缓解洗涤液对基体材料表面结构的破坏，使高镍正极材料制备的锂离子电池容量及循环性能较好；此外，这种高镍正极材料带有包覆层，包覆层能够使正极材料与电解液部分隔离，提高正极材料的电化学稳定性和安全性。然而以上两种方案均存在有不足，专利CN201711241652在材料制备过程中增加水洗，导致锂离子电池对水分的敏感度增加，专利CN201510545968只是改善了材料的循环性能，并没有改善材料的倍率性能。

有鉴于此，确有必要提供一种新的高镍正极材料以显著提高材料的循环性能和倍率性能。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种高镍正极材料，显著提高材料的循环性能和倍率性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高镍正极材料，包括由高镍基材和掺杂于所述高镍基材中的稀土化合物组成的稀土掺杂高镍正极材料，所述稀土掺杂高镍正极材料与苯胺单体通过原位聚合在所述稀土掺杂高镍正极材料的二次粒子的孔隙间形成纳米树状导电聚苯胺网络得到原位聚合材料，所述原位聚合材料的表面包覆有锂离子导体层；