[发明专利]一种双包覆型锂电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种双包覆型锂电池正极材料及其制备方法，所述双包覆型锂电池正极材料为核壳结构，内核材料的化学式为LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中x0.8，y0，z0，x+y+z＝1；外壳材料由两层组成，其中内层为多孔快离子导体锂盐，所述多孔快离子导体锂盐的孔道内部沉积有碳层，所述碳层是由粘结剂碳化而成；外层为高分子聚合物，本发明制备的正极材料外面有两层包覆层，多孔快离子导体增强导电性，高分子膜可防止多孔快离子导体在循环过程中腐蚀脱落，而粘结剂的加入不但增加了层间结合力，更是进一步碳化成碳层，使得材料具有更高的循环保持率和更优异的安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，尤其涉及一种双包覆型锂电池正极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，新能源行业发展如火如荼，为治理二氧化碳排放，抑制全球气候变暖提供了多种解决方案，搭载锂离子电池的电动汽车作为一种方案，受到了各国政府的广泛关注及大力支持，但随着高能量密度的高镍材料的大范围应用，也暴露出一些安全隐患。

随着材料镍含量的大幅度提升，材料在充放电过程中的H2→H3相变更加严重，晶胞体积发生骤变，从而产生微裂纹，引发电解液对新鲜表面的腐蚀。在容量快速衰减的同时δDCR会快速增加，电池整体阻抗增加，在充放电过程中发热严重，长期使用面临着巨大的起火，甚至爆炸风险。

研究人员尝试多种手段对高镍正极材料进行掺杂包覆，来提升正极材料的表面稳定性，但这些方法对于安全性能的提升仍不够理想。当用氧化物包覆时，在材料循环时，氧化物包覆物因为与电解液中的HF反应，或随着过渡金属的溶出而溶解、脱落，无法对材料表面进行长期保护，导致安全性差。当用聚合物包覆时，一定程度上可以起到阻燃的作用，但这类由于大分子有机物导电性差，且与电解液长时间作用会出现溶胀作用，失去对表面的保护，并且会阻碍锂离子的脱嵌，同时会导致材料的容量大幅度降低。

如何能够在包覆有稳定表面的阻燃聚合物的同时，又能够保证锂离子的正常脱嵌是提高材料。同时保证高镍材料的高容量性能，成为了锂离子电池材料领域中的技术难题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂盐与高分子聚合物复合包覆的高镍材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种双包覆型锂电池正极材料，所述正极材料为核壳结构，内核材料的化学式为LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中x0.8，y0，z0，x+y+z＝1；外壳材料由两层组成，其中内层为多孔快离子导体锂盐，厚度为50-200nm，所述多孔快离子导体锂盐的孔道内部沉积有碳层，所述碳层是由粘结剂碳化而成；外层为高分子聚合物，厚度为100-300nm。

双包覆型锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将高镍前驱体和锂源混合，进行第一次焙烧，焙烧后的产物经过破碎、洗涤、过滤、烘干、筛分、除磁后得到高镍材料A；所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂中的一种或两种；

2)将高镍材料A、锂盐、造孔剂与分散剂混合均匀后得到混合物B，其中，以质量比计，高镍材料A、锂盐、造孔剂＝100:(0.1～2):(0.1～0.4)，将混合物B进行第二次焙烧后得到混合物C；所述焙烧温度为100～250℃，焙烧时间为30～60min；

3)将粘接剂配置成1～5％的粘接溶液，将混合物C投入粘接溶液中，搅拌0.5～1h，后将混合物过滤、干燥后进行第三次焙烧，得到混合物D；所述焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为2～4h；

4)将高分子聚合物加入分散剂中形成高分子分散液，将混合物D加入高分子分散液充分混合后进行喷雾干燥，即得所述双包覆型锂电池正极材料。