[发明专利]一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料

说明书

本发明专利涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。镍钴锰酸锂表面被一层高分子导电聚合物包覆，纳米碳导电材料作为导电桥梁贯穿过包覆层，起到连接正极材料与外部的作用。改材料既能有效抑制正极材料与电解液的副反应，抑制过渡金属从正极材料中的溶出，提高材料的结构稳定性，又能保证电极材料的导电性，具有较好的倍率性能、稳定的循环性能和较高的安全性。

技术领域

本发明专利涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

随着混合动力汽车及电动汽车的发展及普及，人们对高能量密度、高功率密度、长循环寿命型锂离子动力电池的需求快速增长。作为电池核心组件之一正极材料是锂离子电池中最为关键的材料，LiNi_(1-x-y)Co_x Mn_yO₂协同了LiNiO₂的高比容量、LiCoO₂良好的循环性能和LiMnO₂高安全性，其高能量密度可以更好地实现续航里程，近年来一直受到业界高度关注。但是该系随着镍含量的增加，表面残碱含量逐渐增高，Ni²⁺/Li⁺混排严重，导致电池的安全性和循环性能变差。因此，制备出一种循环稳定性良好、结构稳定性高的镍钴锰酸锂正极材料具有一定的现实意义。

表面包覆作为改进三元材料电化学性能的一种有效方法，得到了广大科研工作者和锂电材料企业的关注，包覆层可以改进材料的可逆比容量、循环性能及倍率性能等。申请号为 201711474630.2 采用导电聚合物包覆镍钴锰酸锂，表面包覆层有效抑制了锰元素的析出，提高了材料的循环寿命。申请号为 201710616454.5外层采用导电高分子内层采用V₂O₅对镍钴锰酸锂进行双层包覆，避免了正极材料与电解液的反应。但是高分子导电聚合物层本身的导电率低于正极材料，导致材料的电阻较高，从而降低材料的电性能。因此现有技术存在问题，需要进一步改进。

发明内容

针对现有技术，本发明专利提出一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料。既能有效抑制正极材料与电解液的副反应，抑制过渡金属从正极材料中的溶出，提高材料的结构稳定性，又能保证电极材料的导电性，制备的材料具有较好的倍率性能、稳定的循环性能和较高的安全性。

为了到达前述的发明目的，本发明提供一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于，镍钴锰酸锂表面被一层高分子导电聚合物包覆，纳米碳导电材料贯穿过包覆层。

优选的，所述的镍钴锰酸锂正极材料为高镍三元正极材料，所述高镍三元正极材料的化学式为LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂；其中，(1-x-y)≥0.6，x＞0，y＞0。

优选的，所述的高分子导电聚合物层厚度为5~100nm。

优选的，所述的高分子导电聚合物为聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、中的任意一种或者几种的组合。

优选的，所述的纳米碳导电材料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、SP导电炭黑、碳点中的任意一种或者几种的组合。碳纳米管的长度为15~120nm，SP导电炭黑与碳点的直径为10~30nm。

本发明还提供上述一种纳米碳复合导电聚合物包覆的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：