[发明专利]一种具有复合包覆层的高镍正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有复合包覆层的高镍正极材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将高镍正极材料和纳米包覆材料混合均匀，在预热的马弗炉中氧气气氛下进行高温烧结，冷却，破碎及过筛，得到纳米材料包覆的高镍正极材料；(2)将纳米材料包覆的高镍正极材料加入溶有可溶性锂化合物的去离子水中，搅拌均匀，缓慢加入可溶性磷酸盐，搅拌均匀，真空抽滤，再经窑炉烘干返烧，冷却，破碎，过筛后得具有复合包覆层的高镍正极材料。本发明通过干法及湿法包覆实现了纳米材料及磷酸盐的多层均匀包覆，所制备的正极材料具有循环性能好及热稳定性好等优点，制备工艺简单，可用于工业化大批量生产，在锂离子电池生产中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种具有复合包覆层的高镍正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、自放电小、开路电压高、无记忆效应、循环寿命长、环境污染小等多方面的优点，是一种高效、清洁的新型绿色能源。其被广泛应用于数码电子产品、新能源汽车以及能源储能系统之中。在此背景下，对锂离子电池的研究越来越受到国内外学者的广泛关注。

正极材料是锂离子电池的关键组成，其作为电极材料参与电池的电化学反应，同时在电池的工作当中还充当锂离子源。理想的正极材料首先要有较高的化学稳定性和热稳定性，保证充放电的安全；同时要有良好的电化学性能，具备较大的比容量，较大的工作电压，优良的循环和倍率性能；最后也要相对容易制备，对环境友好，价格便宜。钴酸锂LiCoO₂是最早商业化应用的锂离子电池正极材料，其理论容量为274mAh/g。但因材料本身的结构限制，只有部分锂离子可以可逆的脱嵌，因此实际的比容量约为140mAh/g，相对较低。目前人们广泛研究的高镍三元材料(LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂等)在3.0V～4.3V的电压范围下，0.1C放电比容量可达200mAh/g以上，具有比钴酸锂高的比容。因此越来越多的电芯厂家开始研究并逐渐使用高镍三元材料。

现有工艺中，在正极材料表面均匀的包覆一层惰性氧化物的方法机械的隔离电解液与正极材料的有效接触面积。但是高镍三元正极材料，在高温条件下产气严重；另外一种处理方法是包覆磷酸锂导电材料，P-O具有键大的键能，可很好地抑制氧析出，缓解存储产气。如中国专利CN108666526A公开一种锂离子电池正极及制备锂离子电池正极的装置、方法，所述锂离子电池正极包括：集流体、电极层和Li₃PO₄包覆层；所述电极层设置在所述集流体上，形成电极片，所述Li₃PO₄包覆层设置在所述电极片上；所述Li₃PO₄包覆层的厚度为1～15nm。该发明在电极片的外表面设置一层均匀致密的Li₃PO₄包覆层，形成锂离子电池正极，不仅具有理想的导电性以及导锂性，还能提高循环寿命、容量以及稳定性。但是该包覆方法非常复杂，对仪器设备与原料要求较高，同时成本较大，不利于工业化大规模生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的技术缺陷，提供一种具有复合包覆层的高镍正极材料及其制备方法。本发明通过干法及湿法包覆工艺实现了纳米材料及磷酸盐的多层均匀包覆，所制备的正极材料具有循环性能好及热稳定性好等优点。所采用的材料制备工艺具有工艺简单、加工性能好等优点，可用于工业化、大批量生产，所述制备工艺在锂离子电池生产中具有广阔的应用前景。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种具有复合包覆层的高镍正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)干法包覆：将高镍正极材料和纳米包覆材料混合均匀，在预热的马弗炉中氧气气氛下进行高温烧结，冷却，破碎及过筛，得到纳米材料包覆的高镍正极材料；