[发明专利]一种纳米硅酸镁锂包覆高镍正极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米硅酸镁锂包覆高镍正极材料的制备方法，该方法是以锂化合物和高镍前驱体进行焙烧制得一次焙烧半成品，然后将纳米硅酸镁锂通过机械融合包覆在一次焙烧半成品上，并通过焙烧制得具有优良贮存性能的纳米硅酸镁锂包覆高镍正极材料。本发明能有效提升高镍正极材料的表面界面稳定性，减少正极材料与电解液的副反应发生，从而改善正极材料的循环电性能。此外，本发明在高镍正极材料表面形成的包覆层为网状结构，包覆致密、全面，能有效地阻隔高镍正极材料与空气的接触，减缓高镍正极材料在大气中的变性速度。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种纳米硅酸镁锂包覆高镍正极材料及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池在清洁能源中占有很重要的一席之地，近几年发展迅速，针对全球能源和环境问题提供了一条新的发展道路。其中，中国新能源汽车的飞速发展，带来了动力锂电池的旺盛需求。新能源汽车逐渐深入大众生活之际，人们也更关心新能源汽车的续航能力。随着国内市场对高比能量电芯的需求越来越迫切，开发一种高容量的电池正极材料成为必然的市场竞争趋势，也是各正极材料公司布局的热点。镍含量越高的三元正极材料的容量就越高，因此，高镍正极材料被认为是最有前途的正极材料之一。

研究表明，随着三元正极材料中镍含量的递增，首先材料表面界面越不稳定，从而越容易与电解液发生副反应，导致材料的循环性能严重下降，其次材料颗粒表面越容易与空气中的水分和二氧化碳反应，生成碳酸锂和碳酸镍盐，这不仅导致了材料循环性能和容量的下降，还会引起残留锂升高，造成影响材料的加工性能和电池胀气的安全隐患。为了克服以上问题，目前最常用的改性手段是在材料的表面包覆纳米氧化铝、纳米氧化锆等金属氧化物，这些金属氧化物能阻隔材料表面与空气的直接接触，起到一定的贮存性能改善作用。然而，这种方法在包覆过程中并不能全面包覆到材料表面，尤其在一次颗粒与一次颗粒交界处常常过于集中，导致其他表面未能全面包覆而有小部分裸露出来，材料表面裸露出来的部分易与空气接触反应成上述副产物。因此，为了使高镍正极材料达到优良的贮存性能，还需对高镍正极材料进行较大的改进。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种纳米硅酸镁锂包覆高镍正极材料及其制备方法与应用。本发明利用纳米硅酸镁锂包覆高镍正极材料的改性手段取代现有技术的金属氧化物包覆，有效提高了高镍正极材料的表面界面稳定性，减少高镍正极材料与电解液的副反应发生，改善了高镍正极材料的循环电性能；另外，高镍正极材料表面的包覆层为网状结构，包覆致密性好，包覆全面，显著提高了高镍正极材料的贮存性能。

为实现其目的，本发明采取的技术方案为：

一种纳米硅酸镁锂包覆高镍正极材料，其制备方法包括如下步骤：

(1)混料

将锂化合物与高镍前驱体混合均匀，得到混合物料；

(2)一次焙烧

将步骤(1)中得到的混合物料以600～800℃进行焙烧，焙烧时间为8～12h，最后粉碎，得到一次焙烧半成品；

(3)二次焙烧

用纳米硅酸镁锂对步骤(2)中得到的一次焙烧半成品进行包覆，将包覆后的物料以300～700℃进行焙烧，焙烧时间为6～8h，最后粉碎，制得所述纳米硅酸镁锂包覆高镍正极材料。

优选地，所述高镍前驱体的化学式为：Ni_xM_1-x(OH)₂；其中，0.6≤x≤1.0，M选自Co、Mn、Al和Mg中的至少一种。

优选地，所述高镍正极材料的化学式为：LiNi_xM_1-xO₂；其中，0.6≤x≤1.0，M选自Co、Mn、Al和Mg中的至少一种。