[发明专利]一种镍酸镧包覆的三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种镍酸镧包覆的三元正极材料及其制备方法，该方法创造性的将镍酸镧作为LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂三元正极材料的包覆材料，同时极大地改善了其循环性能和倍率性能。该电池正极材料的制备过程具体如下：首先利用可溶性镧盐和镍盐以及柠檬酸、聚乙二醇、水合成LaNiO₃溶胶，再加入LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂三元正极材料并搅拌，最后干燥成粉末，高温烧结即得。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种采用镍酸镧包覆的三元正极材料及其制备方法。

背景技术

正极材料作为锂离子电池中提供锂离子的材料，其性能好坏直接影响锂离子电池的性能。近年来，层状结构的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料由于理论容量高、价格便宜、热稳定性好等优点受到了广泛关注，但是该层状结构正极材料却存在倍率性能和循环性能差，特别是高截止电压下循环性能差等问题，制约了其广泛应用。

到目前为止，有不少文献报道了通过包覆可以改善高镍三元层状正极材料的性能，所使用到的包覆材料包括Al₂O₃(Journal of Power Sources,2011,196:3317-3324、)、ZnO(Electrochimica Acta,2009,54:5796-5803、)、TiO₂(Journal of Power Sources,2014,256:20-27)等金属氧化物。这些包覆材料在一定程度上改善了LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(NCM523)的循环稳定性，但由于这些氧化物导电性能较差，不利于三元正极材料倍率性能的发挥。

除了氧化物还有其他物质也可以用于三元正极材料的包覆，例如碳化硼(CN108400301A)、氧化硅-石墨烯(CN108390037A)、钒盐和锰盐(CN108390034A)、Li₇La₃Zr₂O₁₂(CN108376770A)、钇酸锂(CN10823214A)等。这些包覆材料一方面制备过程较为复杂、成本较高，另一方面仍然没有完全解决LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料存在的上述问题。镍酸镧(LaNiO₃)是少数几类具有金属性质的氧化物，属于钙钛矿稀土复合氧化物，室温下其电阻率低且具有良好的电子导电性。将其作为锂镍钴锰正极材料的包覆物不仅能改善电池的循环性能，而且还能极大地改善其倍率性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有锂镍钴锰正极材料包覆技术存在的上述不足，通过大量实验确定了一种新的包覆材料(LaNiO₃)和相应的包覆方法，由此制得了循环性能和倍率性能均较为优异的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂三元正极材料。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种镍酸镧包覆的三元正极材料的制备方法，具体包括以下步骤：

首先制备LaNiO₃溶胶，接着将三元正极材料与LaNiO₃溶胶混合均匀，所得混合物干燥后研磨成粉末，最后烧结即得。

LaNiO₃溶胶的制备方法具体如下：将镧源和镍源溶解在去离子水中，再加入柠檬酸和聚乙二醇，所得混合溶液置于60-90℃下反应6-24h，得到LaNiO₃溶胶。