[发明专利]一种包覆有负温度系数材料的锂电池用三元材料

说明书

本发明属于锂电正极材料领域，具体为一种包覆有负温度系数材料的锂电池用三元材料，其特征在于，采用以下步骤：(1)按照一定比例配置一定浓度的Ni、Co、Mn盐混合溶液，加入一定浓度的第一碱溶液和第一螯合剂充分搅拌，在一定温度下保温一定时间得到第一前驱体；(2)将第一前躯体分散到一定浓度的锂盐水溶液并置于高压反应釜中，在一定温度下保温一定时间得到第二前驱体；(3)将第二前驱体第一次煅烧得到LiNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂；(4)制备得到包覆有M₃O₄前驱体的三元材料；(5)制备得到包覆有M₃O₄的负温度系数材料的锂电池用三元材料。本发明提供了的三元材料包覆物均匀性好、降低常温下自放电、改善高温下储存性能、循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于锂电正极材料领域，具体为一种包覆有负温度系数材料的锂电池用三元材料。

背景技术

近年来随着锂离子电池对容量的不断提高，NCM三元材料成为研究热潮。但三元材料也存在与电解液发生电子内转移产生自放电现象，同时三元材料在高温下活性高容易与电解液产生副反应导致材料循环稳定性变差问题。现有技术中采用Al₂O₃包覆或煤灰包覆的方式，但其上述现象改善不明显。

针对以上问题，本文选择M₃O₄型NTC热敏材料，通过水热合成法对三元材料进行包覆。通过水热法包覆可以使三元材料表面获得均匀的包覆物，避免了不均匀性包覆引起的局部电子电导高导致的自放电问题。

M₃O₄型NTC热敏材料是由两种或者两种以上的过渡金属氧化物组成，比如MnO₂、NiO、Co₂O₃、Al₂O₃等。它的电阻率随着温度的升高呈指数关系降低。实验表明，此NTC材料随着金属含量和组成的不同电阻率不同。通常25℃下电阻率在400Ω·cm以上，而三元材料常温下的电阻率为150Ω·cm左右。因此包覆M₃O₄型NTC热敏材料增大了三元材料在25℃的电阻率，降低了材料的自放电，改善了材料常温下的储存性能。此外，随着温度的升高，M₃O₄型NTC热敏电阻率低于150Ω·cm，因此包覆M₃O₄型NTC热敏性三元材料在高温下的电导率恢复到常温下没有包覆M₃O₄型NTC热敏性三元的水平，可以实现高温下的循环性能、功率性能达到常温的效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种包覆物均匀性好、降低常温下自放电、改善高温下储存性能、循环性能和倍率性能的包覆有负温度系数材料的锂电池用三元材料。

为了完成本发明目的，其技术方案为：

一种包覆有负温度系数材料的锂电池用三元材料，采用以下步骤：

(1)按照一定比例配置一定浓度的Ni、Co、Mn盐混合溶液，加入一定浓度的第一碱溶液和第一螯合剂充分搅拌，在一定温度下保温一定时间得到第一前驱体，反应方程式如下：

xNi²⁺+yCo²⁺+(1-x-y)Mn²⁺+2OH^-→Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂；

(2)将第一前躯体分散到一定浓度的锂盐水溶液并置于高压反应釜中，在一定温度下保温一定时间得到第二前驱体，反应方程式如下：