[发明专利]富镍三元正极材料及制备方法、锂离子电池

说明书

本发明公开了富镍三元正极材料及制备方法、锂离子电池。该方法包括：将富镍三元正极材料前驱体、第一纳米金属化合物、锂源粉末进行混合和第一烧结处理，获得第一粉体；将第一粉体与第一包覆剂混合，获得第一包覆料；对第一包覆料进行第二烧结处理，获得第二粉体；将第二粉体与第二包覆剂混合，获得第二包覆料；对第二包覆料进行第三烧结处理，获得富镍三元正极材料，第一包覆剂为卤素化合物的水溶液，第二包覆剂为第二纳米金属化合物，或者第一包覆剂为第二纳米金属化合物，第二包覆剂为卤素化合物的水溶液。由此，利用该方法可获得能量密度高、循环寿命长、结构稳定、循环性能好以及安全性能高的富镍三元正极材料。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体地，涉及富镍三元正极材料及制备方法、锂离子电池。

背景技术

近年来，随着技术的飞速进步，新能源汽车产业发展迅猛，成为锂离子电池最重要的应用领域。虽然锂离子电池技术进步也非常快，然而电池相关技术还没有完善，带来各种故障，甚至发生汽车自燃的重大事故。新型更可靠的锂离子电池需求极其迫切，高容量、长续航能力、安全可靠等性能是当前电池最重要的性能要求。因此，开发出性能稳定的更高能量密度的锂离子电池势在必行。

富镍三元正极材料拥有比钴酸锂和常规三元正极材料更高的放电比容量，原材料成本也低于钴酸锂和常规三元正极材料，可显著提高电池能量密度，在新能源汽车动力电池领域和消费类电子领域的应用前景巨大。

然而，目前的富镍三元正极材料及制备方法、锂离子电池仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：

目前，富镍三元正极材料普遍存在结构不稳定、循环性能差、安全性能低的问题。发明人经过深入研究发现，这主要是由于富镍三元正极材料本身的结构和性能欠佳导致的。具体的，富镍三元正极材料的反应活性较低、表面游离锂高、残碱度偏高，导致富镍三元正极材料的加工性能受影响，增加了电池制作的技术难度，并且，富镍三元正极材料表面残锂易与电解液发生副反应产生气体、材料内部晶体结构的塌陷，导致电池循环性能降低较明显，甚至可能使电池发生鼓胀、爆炸、起火等不安全问题，严重限制了富镍三元正极材料的应用和发展。

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个，提供一种制备富镍三元正极材料的制备方法，实现富镍三元正极材料的低残碱度残留、良好的循环性能和优异的安全性能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备富镍三元正极材料的方法。该方法包括：(1)将富镍三元正极材料前驱体、第一纳米金属化合物、锂源粉末进行混合，并进行第一烧结处理，获得第一粉体；(2)将所述第一粉体与第一包覆剂进行混合，获得第一包覆料；(3)对所述第一包覆料进行第二烧结处理，形成包覆所述第一粉体的第一修饰壳层，以获得第二粉体；(4)将所述第二粉体与第二包覆剂进行混合，获得第二包覆料；(5)对所述第二包覆料进行第三烧结处理，形成包覆所述第二粉体的第二修饰壳层，以获得所述富镍三元正极材料，其中，所述第一包覆剂为卤素化合物的水溶液，所述第二包覆剂为第二纳米金属化合物，或者，所述第一包覆剂为第二纳米金属化合物，所述第二包覆剂为卤素化合物的水溶液。由此，利用该方法可获得能量密度高、循环寿命长、结构稳定、循环性能好以及安全性能高的富镍三元正极材料，大大提高了富镍三元正极材料的实用性。

根据本发明的实施例，基于所述卤素化合物的水溶液的总质量，所述卤素化合物的含量为2.5％-10％。由此，可提高最终富镍三元正极材料的化学稳定性，保护材料不受电解液的酸腐蚀，改善材料的热稳定性和电循环性能，且卤素化合物的水溶液经烧结处理形成的修饰壳层的厚度较薄，不会阻挡充放电过程中锂离子的扩散，有效提高材料的放电比容量。