[发明专利]偏磷酸盐改性正极材料及其制备方法

说明书

本发明属于正极材料领域，具体涉及一种偏磷酸盐改性正极材料，还涉及上述正极材料的制备方法。本发明所提供的一种偏磷酸盐改性正极材料，其特征在于，所述的正极材料Li_aNi_bCo_cMn_dR_xO₂，其中1.0≤a≤1.9，0.5≤b≤0.95，0.05≤c≤0.25，0≤d≤0.3，0≤x≤0.15，b+c+d+x＝1，添加偏磷酸盐进行掺杂、包覆。本发明利用偏磷酸盐掺杂包覆三元正极材料，其金属阳离子、过渡金属阳离子不仅可以包覆在材料表面，还可以嵌入到材料结构中，既能提高材料的循环性能，还能够提高材料的容量。

技术领域

本发明属于正极材料领域，具体涉及一种偏磷酸盐改性正极材料，还涉及上述正极材料的制备方法。

背景技术

近年来，层状NCM三元材料，由于其具有高的比容量、优异的循环性能及出色的安全性，是有可能取代LiCoO₂的正极材料，因而成为行业内研究的热点之一。但是在在高电压条件下由于NCM三元材料与电解液的副反应加剧，仍存在容量衰减快、循环稳定性下降等不足，限制了其在高能量密度锂离子电池领域的应用。为进一步提高三元正极材料，特别是高镍正极材料的倍率性能和循环性能，通常需要在合成三元正极材料时进行掺杂、包覆，以此改进材料的倍率性能和循环性能。

表面残碱一般是存在于三元材料表面的Li₂O、LiOH、Li₂CO₃等杂质成分，三元材料表面残留无论多少对其性能都是不利的，轻则导致材料/电解液表面阻抗增加，电池鼓包、电化学性能下降；重则直接导致电池加工过程中的浆料粘度不稳，甚至无法进行极片涂覆。

实际生产过程中，由于锂盐在高温煅烧过程中一定量的挥发，因此在实际配料时Li/M比稍有提高，用适当过量的锂盐来弥补煅烧过程中损失的锂盐。尽管优化Li/M配比后，还是有微量Li过量，一旦与空气中的H₂O和CO₂接触，会形成LiOH和Li₂CO₃，增加材料表面残碱量。正极材料的表面残碱含量过高会给电化学性能带来负面影响，增加不可逆容量的损失，同时降低循环性能。为了提高材料循环性能可以对材料进行包覆，降低材料表面残碱对循环性能的影响。

关于采用普通方法制备获得的锂离子电池正极材料，其容量仍然较低，且循环性能不甚理想，因此，需要在容量和循环性能提高方面进行改进。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种可以对材料进行掺杂包覆，降低材料表面残碱对循环性能的影响的偏磷酸盐改性正极材料，该正极材料分子式为Li_aNi_bCo_cMn_dR_xO₂，其中1.0≤a≤1.9，0.5≤b≤0.95，0.05≤c≤0.25，0≤d≤0.3，0≤x≤0.15，b+c+d+x＝1；

可在正极材料Li_aNi_bCo_cMn_dR_xO₂中添加偏磷酸盐进行掺杂包覆。

鉴于背景技术中所提到的问题，可通过添加镁、铝、钛、锆及一些稀土金属等氧化物或磷酸盐，对三元材料表面进行修饰，使材料与电解液机械分开，减少材料与电解液的副反应，抑制金属离子的溶解。本发明利用偏磷酸盐掺杂包覆三元正极材料，其金属阳离子、过渡金属阳离子不仅可以包覆在材料表面，还可以嵌入到材料结构中，既能提高材料的循环性能，还能够提高材料的容量。