[发明专利]一种共混聚合物包覆的高镍三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种共混聚合物包覆的高镍三元正极材料及其制备方法，应用至少两种不同性质的聚合物的共混聚合物对高镍三元正极材料进行包覆，所述共混聚合物为聚丙烯酸锂、聚甲基丙烯酸锂，聚马来酸锂、聚(甲基乙烯基醚共聚马来酸)锂、聚富马酸锂中的至少一种与聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚苯撑乙烯、聚双炔中至少一种形成的共混聚合物，其通过在酸性介质中，采用水溶性引发剂引发共混聚合物的单体同时发生氧化聚合得到。本发明通过在高镍三元正极材料表面形成了一层具有导离子和导电的共混聚合物膜，可以抵挡一定的水分，抑制过渡金属离子在电解液中的溶解，具有高比容量、高倍率、长循环寿命的特点。

技术领域

本发明属于锂离子电池电极材料的制备技术领域，涉及一种表面改性锂离子电池高镍三元正极材料及其制备方法，特别涉及一种采用两种或两种以上不同性质的聚合物的共混物包覆的高镍三元正极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着国家出台《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》等有关办法和条例以及电动汽车技术革新而带来的发展要求，对动力电池的能量密度、安全性能、稳定性能提出了更高的要求，层状高镍正极材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(1/3＞x＞1/20、1/3＞y＞1/20)是近年来无论科研人员还是企业人员最关注的锂离子动力电池正极材料，它具有成本低，安全性好，能量密度高，低毒性等优点，其表现出来的优异电化学性能将很快成为未来市场动力电池的主导正极材料。

虽然三元正极材料拥有无与伦比的各种优异的性能，但层状高镍正极材料随着镍含量的增加，其自身存在的本征缺陷所导致的结构变化使得其电性能在一定程度受到很大影响。层状高镍正极材料在反应过程中易发生锂镍混排，从而导致活性氧的脱出，造成电芯胀气，以及在正极材料表面生成大量的含锂化合物(Li₂O、LiOH等)，同时与电解液中HF反应，以及过渡金属离子的溶解，造成循环性能减弱，最终使整体的电化学性能恶化而失效。另外，层状高镍正极材料在电池工作循环过程中，尤其是高温度高电压等特殊条件下，由于正极材料与电解液直接接触，使得氧化后的Ni⁴⁺与电解液发生不可逆转的副反应，导致结构坍塌，并且随着材料本身阻抗的不断增大，从而可能带来非常严重的安全问题。

一般来说，利用包覆材料是一种有效改善层状高镍正极材料延长循环稳定性的方法，常见的包覆材料有Li₃PO₄、LiF、聚苯胺、聚吡咯、聚乙二醇等能有效改善正极材料的循环稳定性，但是这些包覆材料的作用单一，部分可以作为锂离子的导体，部分可以作为电子的导体，并不能很好地结合各自的优点来改善高镍正极材料的电化学性能。因此，我们需要一种包覆材料同时具有导离子和到导电子的作用。

因此，提供共混聚合物包覆的高镍三元正极材料以提升材料的电化学性能尤其迫切。

发明内容

针对上述传统表面包覆材料的不足，本发明的目的在于提供了一种同时具有导离子和到导电子的共混聚合物包覆的高镍三元正极材料，可以有效抵抗空气中水分的侵蚀，形成的聚合物膜可以抑制过渡金属离子在电解液的溶解，同时可以避免HF的腐蚀，具有高比容量、高倍率、长循环寿命的特点。

本发明的另一目的在于提供了所述共混聚合物包覆的高镍三元正极材料的制备方法，通过液相法包覆，仅需要低温干燥，不需高温煅烧，节约能耗。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种共混聚合物包覆的高镍三元正极材料，应用至少两种不同性质的聚合物的共混聚合物对高镍三元正极材料进行包覆，所述高镍三元正极材料为LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，其中1/20≤x≤1/3，1/20≤x≤1/3；