[发明专利]正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种正极材料，所述正极材料的化学式为Li_1.01～1.12Ni_xCo_yMn_(1‑x‑y)M_{0.001～0.008}B_{0.001～0.015}O₂，其中，0.45x0.75，0.15y0.35，0x+y1，M为Al、Ti、Sn、Nb中的一种或几种，所述正极材料包括锂镍钴锰氧化物基体及包覆于所述锂镍钴锰氧化物基体上的LiMO₂‑B₂O₃的玻璃态复合包覆层。本发明还提供上述正极材料的制备方法。所述制备方法设备要求低、制备过程简单，为纯干法过程，易于工业化推广及应用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，特别涉及一种具有玻璃态导体包覆层的正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的绿色能源，广泛应用于便携式电器的驱动电源、电动汽车电源以及太阳能再生能源的储能电源。目前，锂离子电池的制约因素在于其循环过程中伴随的容量衰减，以及由此导致较差的循环寿命。容量衰减的原因一方面是镍钴锰氧化物活性物质的本征结构随着循环的进行逐渐发生不可逆改变，另一方面是当镍钴锰氧化物活性物质脱锂时，氧化性增强，容易与有机电解液发生副反应，从而使镍钴锰氧化物活性物质损失，导致容量衰减。因此，研究如何抑制锂镍钴锰氧化物和电解液之间的恶性相互作用，提高镍钴锰氧化物活性物质在电池循环的稳定性，是提高锂离子电池循环寿命的关键。

为了解决上述问题，需要对锂镍钴锰氧化物进行掺杂改性或表面修饰包覆改性，其中表面包覆是一种比较温和，有效的改性手段。Li₂O-2B₂O是一种非常具有研究潜力的表面包覆修饰的材料，具备较大的禁带宽度和较强的B-O使得其在酸性条件下的化学稳定性十分优异。其次Li₂O-2B₂O是一种具有三维网状结构的玻璃态材料，可以允许离子的通过。这种特点使得它是一种非常重要的固态电解质的制作材料或是作为一种提升离子导电性的添加剂。由于具有较大的能带宽度，较高的化学稳定性和三维的离子传输通道，使得它也是一种极其有潜力的解决高电压锂镍钴锰氧化物问题的表面修饰材料。

中国专利申请CN108878861A提出了一种锂镍钴锰氧化物表面修复的方法及其锂镍钴锰氧化物，是通过简单的水相包覆-高温回火工艺在锂镍钴锰氧化物基材表面包覆具有高速锂离子通道的介孔磷酸硼铝层，从而获得表面修复的锂镍钴锰氧化物。该方法得到的锂镍钴锰氧化物具有良好的高电压循环稳定性、更高的能量利用率。该相关专利申请中，包覆手段是选择湿法包覆，尽管能够保证包覆层的均匀性，但是其在实际工业生产中增加了成本，流程更加复杂不利于工业化应用。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明旨在于提供一种能够得到高倍率性能及循环性能的正极材料，并易于工业化应用的制备方法及具有高倍率性能及循环性能的正极材料。

本发明提供一种正极材料，所述正极材料的化学式为Li_1.01～1.12Ni_xCo_yMn_(1-x-y)M_{0.001～0.008}B_{0.001～0.015}O₂，其中，0.45x0.75，0.15y0.35，0x+y1，M为Al、Ti、Sn、Nb中的一种或几种，所述正极材料包括锂镍钴锰氧化物基体及包覆于所述锂镍钴锰氧化物基体上的LiMO₂-B₂O₃的玻璃态复合包覆层。