[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池正极材料，包括高镍正极基体和活性包覆层。本发明还提供一种上述锂离子电池正极材料的制备方法，步骤包括：根据欲包覆的活性包覆层，选择对应的金属盐，将该金属盐加入到去离子水中溶解，如需要可一并加入氟源，然后加入高镍正极基体进行搅拌；搅拌充分后过滤，将得到的滤饼在100～200℃下烘干，再加入锂源进行球磨混合均匀，得到混合物；将所述混合物在氧气气氛中500～1000℃下烧结1～15h，得到包含高镍正极基体和活性包覆层的锂离子电池正极材料。

技术领域

本发明属于锂电池正极材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池有着能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等很多优点，已经在便携式电子设备、电动交通工具等方面进行了广泛的应用，尤其是在动力电池领域，市场的需求量还在不断增加。

正极材料作为锂离子电池的核心材料之一，目前商业化的主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰三元材料，其中高镍三元材料(Ni的摩尔分数≥0.6)的放电比容量高且价格便宜，被认为是最具潜力的锂离子正极材料之一。但是高镍三元材料在充放电过程中材料表面易与电解液发生反应，同时材料表面有较多的残锂如氢氧化锂、碳酸锂，因此高镍三元材料的循环性能比较差，存储性能和安全性能也很差。因此，需要降低高镍三元材料表面的残锂，同时还要改善在充放电过程中的电化学稳定性。

目前常用的手段是通过水洗的方法来去除表面残锂，然后通过和包覆物干法混合然后二次烧结的方式在高镍三元材料表面包覆一层金属氧化物、氟化物或者磷酸盐；但是水洗通常会破坏材料的表层结构，从而引起库伦效率、充放电容量等的降低；水洗后的材料和包覆物进行干法混合包覆，实现的是一种点包覆，并不能均匀覆盖材料的整个表面，也无法对材料内部的孔隙位置形成全面的包覆。为了避免水对材料表面的破坏，可以在乙醇、甲醇等有机溶剂中包覆一层电化学活性材料，这种包覆方法通常不会降低材料的容量，甚至容量还会有一定的提升，但是有机溶剂易挥发、存在安全隐患、造价高、产能低，而且该包覆方法对表面残锂的去除不够彻底，合成条件也比较苛刻。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极材料，该材料包括高镍正极基体和活性包覆层。通过在高镍正极基体表面包覆一层活性包覆层，显著降低了材料表面的残锂，明显提升了材料的容量和库伦效率，材料的倍率性能、安全性能、循环寿命等方面也有一定的改善。

本发明的另一目的是提供一种锂离子电池正极材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池正极材料，包括高镍正极基体和活性包覆层；所述高镍正极基体是通式为LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂的含锂氧化物，其中M为Al、Mn元素的至少一种，0<x<0.4，0<y<0.4，0<x+y≤0.4；所述活性包覆层为Li_aM’O_2-b/2F_b、Li_aNi_0.5Mn_1.5O_4-b/2F_b、Li_aMn₂O_4-b/2F_b中的一种，其中M’为Co、Ni中的一种，0.5≤a≤1.2，0≤b≤0.1。

进一步地，所述活性包覆层在所述锂离子电池正极材料中所占的质量分数为0.1％～30％，优选0.1％～15％。

进一步地，所述高镍正极基体的中值粒径D₅₀不大于20μm，优选不大于15μm。

进一步地，所述高镍正极基体的形貌是团聚体、单晶或者团聚体与单晶的混合。