[发明专利]碳包覆镍钴锰三元材料的制备方法、碳包覆镍钴锰三元材料及具有其的锂离子电池正极材料

说明书

本发明提供了一种碳包覆镍钴锰三元材料的制备方法、碳包覆镍钴锰三元材料及具有其的锂离子电池正极材料，方法包括：将镍钴锰三元材料与碳源混合，对镍钴锰三元材料与碳源进行等离子体放电辅助高能球磨，使镍钴锰三元材料与碳源发生化学反应以获得碳包覆镍钴锰三元材料；其中，碳源由对含糖的农作物进行高温碳化处理得到。采用本申请的技术方案，有效地解决了现有技术中的镍钴锰三元材料的碳包覆方法成本高、难以量产的问题。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料技术领域，具体而言，涉及一种碳包覆镍钴锰三元材料的制备方法、碳包覆镍钴锰三元材料及具有其的锂离子电池正极材料。

背景技术

随着新能源汽车市场的快速发展，新能源汽车对于车辆续航能力和动力电池能量密度的要求越来越高。以镍钴锰酸锂三元材料为正极的三元电池，特别是镍在三元素中的比例≥80％的高镍三元材料，在提升能量密度和降成本方面具有巨大潜力，吸引了全球众多电池巨头争相研发。

但是三元材料在循环过程中材料会发生粉化，其制成的电池的容量保持率逐渐降低。并且现有技术中采用多种对三元材料的性能改善方法，比如：包覆、掺杂等，具有成本高、难于量产碳包覆三元材料的缺点。

因此针对现有技术中的镍钴锰三元材料的碳包覆方法成本高、难以量产的问题，目前尚未提出有效地解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种碳包覆镍钴锰三元材料的制备方法、碳包覆镍钴锰三元材料及具有其的锂离子电池正极材料，以解决现有技术中的镍钴锰三元材料的碳包覆方法成本高、难以量产的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种碳包覆镍钴锰三元材料的制备方法，包括：将镍钴锰三元材料与碳源混合，对镍钴锰三元材料与碳源进行等离子体放电辅助高能球磨，使镍钴锰三元材料与碳源发生化学反应以获得碳包覆镍钴锰三元材料；其中，碳源由对含糖的农作物进行高温碳化处理得到。

进一步地，镍钴锰三元材料与碳源混合后，得到混合物，其中，碳源的质量占混合物质量的2％-10％。

进一步地，镍钴锰三元材料为单晶三元材料。

进一步地，碳源为石墨。

进一步地，含糖的农作物包括如下至少之一：棉花、玉米、小麦、土豆。

进一步地，高温碳化处理工艺为将含糖的农作物添加至马弗炉中并在600-950℃氦气气氛下碳化30-120分钟。

进一步地，对镍钴锰三元材料与碳源进行等离子体放电辅助高能球磨的球磨过程中的放电气体介质为惰性气体。

进一步地，对镍钴锰三元材料与碳源进行等离子体放电辅助高能球磨的球磨时间为 5h～20h。

进一步地，等离子体放电辅助高能球磨采用的等离子体放电参数包括电源高压、放电电流，其中，电源高压为15KV，放电电流为1.5A-2.5A。

进一步地，使镍钴锰三元材料与碳源发生化学反应的步骤包括：将镍钴锰三元材料与碳源形成的混合物添加至装有磨球的球磨罐中，启动球磨机以使镍钴锰三元材料与碳源发生化学反应，其中，磨球与混合物的质量比为30:1～60:1。

根据本发明的一个方面，提供了一种碳包覆镍钴锰三元材料，由上述的方法制备得到。

根据本发明的另一方面，提供了一种锂离子电池正极材料，包括上述的碳包覆镍钴锰三元材料。