[发明专利]一种复合导电剂包覆类单晶富锂锰基正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种复合导电剂包覆类单晶富锂锰基正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)调控多组分复合导电剂溶液的Zeta电位，使所述多组分复合导电剂溶液所带电荷与类单晶富锂锰基正极材料溶液所带电荷相反；其中，所述多组分复合导电剂溶液为石墨烯、纳米碳管和导电炭黑的混合溶液；(2)将所述多组分复合导电剂溶液进行超声分散，再与所述类单晶富锂锰基正极材料溶液进行搅拌分散，过滤，洗涤，烘干，烧结，即得到复合导电剂包覆类单晶富锂锰基正极材料。本发明的基体材料和石墨烯片、纳米碳管和导电炭黑相互缠绕成“点‑线‑面”三维多孔网络结构，显著改善材料的容量、循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于电池材料领域，尤其涉及一种多组分复合导电剂包覆类单晶富锂锰基正极材料的制备方法。

背景技术

目前锂离子电池正极材料研发滞后，已成为制约锂电行业进一步发展的因素之一。近年来国家提出，到2020年动力电池比能量要达到350Wh/kg，因此对锂离子动力电池配套的新型高容量正极材料的需求更加迫切。

与传统正极材料相比，富锂锰基层状正极材料Li[Li_1-x-y-zNi_xCo_yMn_z]O₂成本更低、更环保，具有不同于传统正极材料的充电机制，充电电压可高达4.5V，理论比容量可达300mAh/g左右，这成为发展能量密度大于350Wh/kg的重要候选正极材料。

目前富锂锰基层状正极材料存在首效较低(约75％)、循环过程中有明显的电压和容量衰减的问题。其中首次效率可以通过表面包覆改性或者特殊的表面活化工艺提高到85％甚至90％。而循环过程中电压和容量衰减较快的问题主要是由于高电压下引起材料与电解液发生电化学副反应，以及循环过程中团聚体颗粒破碎、粉化和脱离使得暴露的新鲜内部表面与电解液继续反应而导致生成其它相，造成电性能的劣化。这可以通过制备单晶化程度较高的富锂锰基正极材料有效解决上述存在的问题。不过如果富锂锰基正极材料的单晶化程度过高，如材料主要是由直径为10微米左右的大块单晶组成，由于富锂锰基正极材料所具有的较低的电导率、离子迁移率等缺点，必然导致比二次球形颗粒形貌的材料更差的倍率性能。此外，业内制备富锂锰基正极材料时，还要严格控制成品中形貌不规则且粒径小于0.5微米的细粉含量，这种细粉颗粒的存在会给正极材料的使用留下很大的安全隐患。

此外，富锂锰基正极材料在充放电过程中，电解液中生成的HF也会对正极材料的结构产生腐蚀作，导致材料的结构稳定性降低，同时，由于该正极材料在充电至高压时(4.5V)会脱出Li₂O，可能导致阳离子占据氧空位或Li位，进而降低其层状结构的有序度，容易导致结构坍塌，使得正极材料在充放电过程中具有较低的循环性能。

以上缺点也成为限制富锂锰基正极材料进一步应用的主要因素。

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，提供一种复合导电剂包覆类单晶富锂锰基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：

一种复合导电剂包覆类单晶富锂锰基正极材料的制备方法，包括以下步骤：