[发明专利]钙钛矿型导体材料包覆的三元正极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

一种钙钛矿型导体材料包覆的三元正极材料及其制备方法、锂离子电池，该方法包括以下步骤：将三元正极材料与钙钛矿型导体材料分别溶解后进行球磨，得到正极材料溶液和包覆材料溶液；混合正极材料溶液和包覆材料溶液，搅拌蒸发后形成糊状物；以及将糊状物进行干燥，然后进行热处理、研磨、过筛，得到钙钛矿型导体材料包覆的三元正极材料。本发明提供的钙钛矿型导体材料包覆的三元正极材料的制备方法工艺简单可行，实践性和通用性强，适合大规模生产，制备合成后的材料包覆层能有效地提高了锂离子传输速度，同时有效降低了锂离子在电级/电解液界面的转移电阻，抑制了金属离子的溶解。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种钙钛矿型导体材料包覆的三元正极材料及其制备方法，以及应用所述钙钛矿型导体材料包覆的三元正极材料的锂离子电池。

背景技术

近年来，人们越来越关心清洁可靠的能源，因为这些与我们的健康、日常生活和全球经济及环境息息相关。缺少了能源储存和可再生能源，人们将会寸步难行。如今锂离子电池被认为是最有潜力的电能储存系统，因为它可以应用到各个领域，尤其是混合动力型汽车和电子消费产品行业等等，所以锂离子电池技术进步的发展至关重要。而在锂离子电池的各个组件当中，正极材料的发展状况决定了电池的性能的优劣。

目前研究及商业化应用较为广泛的正极材料主要有层状结构钴酸锂、三元正极材料、橄榄石结构磷酸铁锂和尖晶石结构的锰酸锂等。三元正极材料包含Ni，Co和Mn三种过渡金属元素，它有效的克服了LiNiO₂,LiCoO₂和LiMnO₂这三种材料各自的缺点，并且在电化学性能和热稳定性测试中，这三种过渡金属在这种新材料中都能表现出各自特点，具有很高潜力。但是这种电池材料同样也存在一些问题和缺点，例如在锂离子迁移过程中，微观结构会发生相变，电极的构造与其体积的变化密切相关，以及在循环过程中电极材料活性会发生改变导致循环性能变差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种钙钛矿型导体材料包覆的三元正极材料及其制备方法，另外，还有必要提供一种具有上述三元正极材料的锂离子电池。

本发明提供的一种钙钛矿型导体材料包覆的三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

将三元正极材料与钙钛矿型导体材料分别溶解后进行球磨，得到正极材料溶液和包覆材料溶液。

混合所述正极材料溶液和所述包覆材料溶液，搅拌蒸发后形成糊状物。

将所述糊状物进行干燥，然后进行热处理、研磨、过筛，得到钙钛矿型导体材料包覆的三元正极材料。

进一步，所述钙钛矿型导体材料包括锰酸锶镧粉体。

进一步，所述钙钛矿型导体材料和所述三元正极材料的重量之比为1％～12％。

进一步，所述三元正极材料与所述钙钛矿型导体材料分别溶解于无水乙醇中，溶解后进行超声震荡，所述超声震荡的时间为10min～40min，所述球磨的时间为3h～5h。

进一步，混合所述正极材料溶液和所述包覆材料溶液在水浴加热条件下进行，其中，水浴温度为50℃～80℃。

进一步，搅拌蒸发过程包括第一搅拌阶段和所述第一搅拌阶段后的第二搅拌阶段，所述第一搅拌阶段的搅拌速度小于所述第二搅拌阶段的搅拌速度。

进一步，所述热处理的温度为300℃～600℃，所述热处理的时间为2h～8h。

进一步，所述三元正极材料的制备包括如下步骤：

将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰分别溶于水中，混合后进行共沉淀反应，烘干得到三元氢氧化物前驱体。

将所述三元氢氧化物前驱体与锂盐进行混合，混合后烧结、破碎，得到所述三元正极材料。