[发明专利]一种有效提升商业三元正极材料循环稳定性的改性方法

说明书

本发明公开了一种有效提升商业三元正极材料循环稳定性的改性方法，以B₂O₃为硼源，将其与商业高镍三元正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)在乙醇中进行搅拌混合，经高温烘干处理后在马弗炉中进行煅烧反应，B₂O₃有效熔融扩散，所得B³⁺掺杂的NCM622可表现出优异的电化学性能，且涉及的原料来源广、制备工艺简单，适合商业推广应用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，一种有效提升商业三元正极材料循环稳定性的改性方法。

背景技术

当前，电动汽车及混合动力汽车正处于飞速发展时期，随着人们对高能量密度和长循环寿命锂离子电池(LIBs)的需求不断提升，致力于开发高性能新型电极材料的研究也越发火热。高镍三元正极材料由于低成本、高容量和环境友好的自身优势，已成为动力锂电池材料发展的必然趋势。其中，锂离子电池高镍正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)已经实现工业生产，被认为是最具有发展潜力的正极材料之一。

但目前，高镍三元正极材料仍面临诸多技术瓶颈：首先，在充放电循环过程中，二次颗粒间会萌生高密度的微裂纹，这种内应力会导致颗粒崩解，循环稳定性变差，最终导致电池失效；第二，液体电解质沿晶界和二次颗粒间裂纹渗透，加剧和正极材料的副反应，引发结构相变，导致电压衰减；此外，在高电压充放电过程中，高电位的过渡金属离子造成电解液的持续氧化分解，加剧锂镍混排程度，导致容量的快速衰减，最终降低电池的循环寿命。因此，进一步探索高镍三元正极材料改性方法具有重要的研究和应用意义。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种有效提升商业三元正极材料循环稳定性的改性方法，以B₂O₃为硼源，将其与市场在售高镍三元正极材料NCM622在乙醇中进行搅拌混合，经高温烘干处理后在马弗炉中进行煅烧反应，B₂O₃有效熔融扩散，所得B³⁺掺杂三元正极材料可表现出优异的电化学性能和稳定性，且涉及的原料来源广、制备工艺简单，适合工业推广应用。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种有效提升商业三元正极材料循环稳定性的改性方法，包含如下步骤：

1)将B₂O₃置于无水乙醇中进行搅拌溶解，得到含硼乙醇溶液；

2)将商业购买的NCM622溶解于经步骤1)处理所得溶液，然后在室温下进行搅拌，得混合溶液；

3)将经步骤2)处理所得溶液加热进行烘干处理，得含硼的混合材料；

4)将步骤3)所得材料置于马弗炉中，加热进行高温煅烧，即得所述B³⁺掺杂的NCM622三元正极材料。

作为上述技术方案的优选，本发明提供的有效提升商业三元正极材料循环稳定性的改性方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，所述步骤2)中，NCM622材料与B₂O₃的质量比为100:(0-5)，搅拌时间为2-4h。

作为上述技术方案的改进，所述步骤3)中，烘干温度为80-100℃，烘干时间为10-12h。

作为上述技术方案的改进，所述步骤4)中，煅烧温度为450-500℃，时间为300-360min，煅烧升温速度为4-5℃/min。