[发明专利]一种三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三元正极材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)水洗：加水对三元正极材料进行水洗，水洗时加入氧化石墨烯溶液，搅拌，得到水洗后氧化石墨烯包覆的三元正极材料；(2)烘干：将氧化石墨烯包覆的三元正极材料进行过滤，烘干，得到烘干后氧化石墨烯包覆的三元正极材料；(3)烧结：将烘干后氧化石墨烯包覆的三元正极材料进行烧结，得到石墨烯包覆的三元正极材料。本发明通过在三元正极材料水洗过程中包覆氧化石墨烯，同时通过后续的高温烧结过程在三元正极材料表面生成高导电性的导电层，不仅降低了三元正极材料的粉末电阻率，而且提高了三元正极材料的循环性能。

技术领域

本发明涉及三元正极材料改性技术领域，具体涉及一种三元正极材料及其制备方法。

背景技术

相对磷酸铁锂等正极材料，高镍三元正极材料具有高比容量，高工作电压，高离子、电子电导率等优势。随补贴政策对能量密度的要求的不断提高，电芯企业对三元正极材料的需求量与日俱增。

三元正极材料容量的提升得益于材料中Ni含量的增加，但随之带来的后果是pH增加、加电芯产气增加、高温及常温循环性能降低等问题。

为改善三元正极材料随Ni含量增加产生的一系列问题，通常采用包覆的方式改善三元正极材料的性能，然而随着包覆种类和包覆量的增加，三元正极材料的粉末电阻率直线上升，这制约了三元正极材料的循环性能。

目前尚未发现有发表改善三元正极材料粉末电阻率的相关专利或文献。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服三元正极材料在制备改性过程中粉末电阻率升高以及循环性能下降的技术缺陷，提供一种三元正极材料及其制备方法。本发明通过在三元正极材料水洗过程中包覆氧化石墨烯，同时通过后续的高温烧结过程在三元正极材料表面生成高导电性的石墨烯导电层，不仅降低了三元正极材料的粉末电阻率，而且提高了三元正极材料的循环性能；本发明提出的三元正极材料包覆方案效果明显，简单易行，易于产业化生产。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)水洗：加水对三元正极材料进行水洗，水洗时加入氧化石墨烯溶液，搅拌，得到水洗后氧化石墨烯包覆的三元正极材料；

(2)烘干：将步骤(1)所述氧化石墨烯包覆的三元正极材料进行过滤，烘干，得到烘干后氧化石墨烯包覆的三元正极材料；

(3)烧结：将步骤(2)所述烘干后氧化石墨烯包覆的三元正极材料进行烧结，氧化石墨烯转化为高导电性的石墨烯层，得到石墨烯包覆的三元正极材料。

优选地，所述步骤(1)中，所述三元正极材料为Li_nNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，其中0＜x＜0.5，0＜y＜0.5，0.9＜n＜1.5。

优选地，所述步骤(1)中，所述氧化石墨烯的尺寸＜15μm，层数＜100层，C∶O≤3.0，所述氧化石墨烯溶液的浓度为0.1～100g/L。

更优选地，所述氧化石墨烯的尺寸＜5μm，层数＜100层，C∶O≤3.0，所述氧化石墨烯溶液的浓度为0.1～100g/L。

最优选地，所述氧化石墨烯的尺寸为0.2μm，层数为3层，C∶O＝1.9，所述氧化石墨烯溶液的浓度为2g/L。

优选地，所述步骤(1)中，所述氧化石墨烯和所述三元正极材料的质量比为0.000016％～0.016％。

优选地，所述步骤(1)中，所述搅拌的转速为20～300r/min，所述搅拌的时间为1～100min。

优选地，所述步骤(2)中，所述烘干采用加热方式进行。