[发明专利]一种表面修饰的三元正极材料、制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种表面修饰的三元正极材料的制备方法：将有机小分子盐研磨成细粉，并将细粉与三元正极材料充分研磨均匀，得到表面修饰的三元正极材料，或将有机小分子盐溶解于溶剂中配置成溶液，并将溶液与三元正极材料充分研磨均匀，最后在预定温度下真空干燥，移除溶剂，得到表面修饰的三元正极材料。本发明还提供了一种表面修饰的三元正极材料，为利用本发明的表面修饰的三元正极材料制备方法制得。本发明的表面修饰的正极材料的制备方法稳定了正极材料界面，提升了电池了循环寿命，拓展了正极修饰方法。本发明还提供了一种表面修饰的正极材料在制备锂离子电池中的应用，对于发展高性能、高安全性能和长寿命的锂离子电池具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种表面修饰的三元正极材料、制备方法及其应用。

背景技术

近年来，锂电池技术得到了快速的发展，尤其是在动力电池的上的应用。人们为了获得高续航里程和长寿命动力电池的应用，开发了系列高容量的镍基材料，如层状三元材料、尖晶石结构锰酸锂等。这些材料因为工作电压高、比容量高、毒性小、循环性能好备受人们关注。尤其是单晶型高镍三元材料，在抗机械应力、稳定化学界面、降低产气、提高压实密度方面有着显著的优势。在三元材料镍钴锰酸和镍钴铝酸锂中，镍是主要的氧化还原元素，提高镍含量成为了提高三元材料比容量的主要手段。但是镍含量提高，材料的结构稳定性、热稳定性以及界面稳定性都会变差。除此之外，材料储存性能也会变差，材料的表面上的氧化锂容易与空气中的水和二氧化碳生成氢氧化锂和碳酸锂。综上，稳定材料界表面成为了一个核心问题。

在过去的研究中，人们开发了各种方法提高三元材料的界面稳定性，如掺杂、修饰表面涂层、添加电解液等。但是一般传统的这些方面都会面临成本高、需要溶剂、工艺复杂等问题。元素掺杂和金属氧化物涂层都需要高温处理。电解液添加剂溶解在电解液中，并不能完全消耗，造成一定程度的浪费。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种表面修饰的三元正极材料、制备方法及其应用。

本发明提供了一种表面修饰的三元正极材料的制备方法，具有这样的特征，包括：将有机小分子盐研磨成细粉，并将细粉与三元正极材料充分研磨均匀，得到表面修饰的三元正极材料。或将有机小分子盐溶解于溶剂中配置成溶液，并将溶液与三元正极材料充分研磨均匀，最后在预定温度下真空干燥，移除溶剂，得到表面修饰的三元正极材料。

在本发明提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，有机小分子盐同时包含有阳离子和阴离子，阳离子为铝离子，阴离子为磺酸根或三氟磺酸根。

在本发明提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，有机小分子盐为三氟甲基磺酸铝、磺酸铝、双三氟甲磺酰亚胺铝以及双氟磺酰胺亚胺铝中的任意一种或多种。

在本发明提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，溶剂为二甲醚(DME)、碳酸二甲酯(DMC)、乙基纤维素(EC)、碳酸二乙酯(DEC)以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的任意一种。

在本发明提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，预定温度为50～120℃。

在本发明提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，三元正极材料为各系列的层状正极材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂。x的取值范围为0≤x≤1，y的取值范围为0≤y≤1。

在本发明提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，三元正极材料与有机小分子盐的质量比为100:0.5～10。

在本发明提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，研磨的时间为10～60min。