[发明专利]一种碳包覆的三元正极极片及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种碳包覆的三元正极极片及其制备方法和用途。所述制备方法包括以下步骤：(1)将三元材料、导电剂、粘结剂和溶剂混合，得到正极浆料；(2)将步骤(1)所述正极浆料涂覆于集流体表面，干燥，得到未包覆的三元正极极片；(3)将碳材料以磁控溅射的方式包覆于步骤(2)所述的未包覆的三元正极极片表面，得到所述碳包覆的三元正极极片；其中，所述三元材料的化学式为LiNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂，0＜x＜1，0＜y＜1。本发明通过磁控溅射法可以在室温下就可以对三元材料进行碳包覆，能够避免三元材料的还原与结构破坏，此外，碳包覆还能有效地改善三元正极材料的循环性能及热稳定性，提高材料倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池的技术领域，涉及一种碳包覆的三元正极极片及其制备方法和用途。

背景技术

三元层状材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂凭借其较高的理论容量，高的反应平台电压，从而成为高能量密度的动力电池体系的首选，但是作为车用动力电池，三元材料还需要提升循环性能与倍率性能，其中包覆手段可以减少材料在电池循环过程中的副反应，对材料进行保护，而且一些功能化的包覆材料可以进一步提升材料的循环性能和倍率性能。而碳包覆是提高材料导电性的重要手段，低成本、环境友好等优点使得碳包覆逐渐成为正极材料改性的重要策略。

现有的碳包覆技术选用的碳源需要在惰性气氛下高温碳化处理，但是三元正极材料尤其是高镍材料在合成过程需要有较高的氧分压，在高温惰性气氛下对三元材料进行热处理时，三元材料会被还原，使材料表面结构遭到损坏，从而破坏材料性能。

CN103474628A公开了一种碳包覆三元正极材料的制备方法及该碳包覆三元正极材料，制备方法包括以下步骤：S1、以镍盐、钴盐和锰盐为原料，制备三元正极材料前驱体；S2、制备导电碳分散体系：将导电碳分散于含有有机碳源的水中；S3、将三元正极材料前驱体和锂化合物加入到导电碳分散体系中，混合均匀，获得混合物；S4、将混合物在真空条件下烘干；S5、将经烘干的混合物在密闭条件下或者惰性气体保护的气氛中高温处理，获得碳包覆三元正极材料。

CN110429275A公开了一种碳包覆三元正极材料的制备方法和碳包覆三元正极材料，该碳包覆三元正极材料的制备方法包括将干燥的三元正极材料、有机碳源和有机溶剂复合物，置于温度为240～350℃条件下热处理。

上述两篇文献均是需要高温碳化处理，因此其制备条件较为苛刻，且在高温惰性气氛下对三元材料进行热处理时，三元材料会被还原，使材料表面结构遭到损坏，从而破坏材料性能。

因此从何在碳包覆的过程中避免三元材料的还原与结构破坏，提高锂离子电池的循环性能及热稳定性，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳包覆的三元正极极片及其制备方法和用途。本发明通过磁控溅射法可以在室温下就可以对三元材料进行碳包覆，能够避免三元材料的还原与结构破坏，此外，碳包覆还能有效地改善三元正极材料的循环性能及热稳定性，提高材料倍率性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种碳包覆的三元正极极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将三元材料、导电剂、粘结剂和溶剂混合，得到正极浆料；

(2)将步骤(1)所述正极浆料涂覆于集流体表面，干燥，得到未包覆的三元正极极片；

(3)将碳材料以磁控溅射的方式包覆于步骤(2)所述的未包覆的三元正极极片表面，得到所述碳包覆的三元正极极片；