[发明专利]包覆改性的锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种包覆改性的锂离子电池正极材料，包括富锂三元材料基体Li_xNi_1‑a‑bCo_aM_bO₂，基体的外表包裹有纳米缺锂型的尖晶石型锂锰氧化物包覆层Li_1‑cMn₂O₄，M为Mn、Al中的至少一种；该正极材料的制备方法包括：将镍钴三元前驱体和锂源混合，经高温煅烧处理得到富锂三元材料基体；通过酸浸渍将纳米级锂锰氧化物中的部分锂离子浸出，得到缺锂型的尖晶石型锂锰氧化物；将富锂三元材料基体与缺锂型的尖晶石型锂锰氧化物混合均匀，经过煅烧热处理后得到包覆改性的锂离子电池正极材料。本发明的制备方法加工性好、工艺简单、节能环保，且产品结构稳定、锂镍混排低、电化学性能更好。

技术领域

本发明涉及包覆改性的锂离子电池正极材料及其制备方法，属于锂离子电池正极材料及其制备工艺技术领域。

背景技术

三元层状材料凭借比容量高、成本较低和安全性优良等优势，适用于作为电动车(EV)、混合电动车(HEV)和插入式混合动力汽车的高能量密度正极材料。但随着镍含量的占比越高，材料会出现表面残留杂质锂含量高、锂镍混排严重、循环性能和安全性能差等问题，上述缺点限制了这些材料的进一步应用。

包覆被认为是改善材料性能的重要有效途径，常用于三元材料表面改性及性能提升。研究表面，对三元材料表面包覆一些厚度合适的金属化合物或者某些单质，能够在电池中使活性物质与电解液有物理隔离，可以减少副反应的发生，抑制过渡金属离子在电解液中的溶解，改善循环性能。同时，部分包覆物还可与基体表面锂结合，降低表面杂锂含量，形成具有稳定结构的锂金属化合物，减少锂镍混排，减缓电极材料表面结构的坍塌。此外，导电性较好的活性包覆层，还可以提高材料的导电能力，提升材料倍率性能。

CN201210359842中国专利文献公开了一种碱性物质含量显著降低、材料的加工性能得到改善、电化学稳定性也相应提高的表面改性的锂离子电池高镍正极活性材料，其通过表面包覆降低杂锂、改善加工和电化学性能，虽然总杂锂和循环性能得到改善，但其包覆层不发挥容量，影响容量和首次效率。

CN105958062A中国专利文献公布了一种多晶高镍材料，通过金属化合物的包覆，吸收部分表面杂锂，形成表面活性导体层，改善加工性能，虽然可提升首次效率和循环性能，但其对容量的改善效果依然不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种结构稳定、锂镍混排低、电化学性能更好的包覆改性的锂离子电池正极材料，还相应提供一种加工性好、工艺简单、操作方便、节能环保的包覆改性的锂离子电池正极材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种包覆改性的锂离子电池正极材料，所述锂离子电池正极材料包括富锂三元材料基体，所述富锂三元材料基体的外表包裹有纳米缺锂型的尖晶石型锂锰氧化物包覆层，所述锂离子电池正极材料的化学式为Li_xNi_1-a-bCo_aM_bO₂·Li_1-cMn₂O₄，其中，M为Mn、Al中的至少一种，所述x、a、b、c的取值满足以下要求：

1.03≤x≤1.2，0.6≤1-a-b≤1，0＜a≤0.4，0＜b≤0.4，0＜c＜1。

本发明上述技术方案利用锂浓度的差别，用缺锂态、低锂浓度的尖晶石型锂锰氧化物去包覆富锂态、高锂浓度的基体材料表面，形成稳定的活性尖晶石锂锰氧化物，达到降低表面残锂、改善材料的结构稳定性和电性能的目的。