[发明专利]一种正极材料用复合包覆剂、一种高镍单晶正极材料和电池

说明书

一种正极材料用复合包覆剂、一种高镍单晶正极材料和电池。本发明提供了一种正极材料用复合包覆剂，包括第一包覆剂、第二包覆剂和第三包覆剂；所述第一包覆剂为第一包覆元素的氢氧化物、氧化物、硫化物、硝酸盐或碳酸盐；所述第二包覆剂为第二包覆元素的氢氧化物、氧化物、硫化物、硝酸盐或碳酸盐；所述第三包覆剂为第三包覆元素的氢氧化物、氧化物、硫化物、硝酸盐或碳酸盐。本发明中的复合包覆剂采用不同元素复合在正极材料表面，减少了正极材料中Li的过度析出因而降低了残碱的形成，缓解正极材料表面微裂纹的产生，保护正极材料不与电解液直接接触，包覆后的正极材料残锂及软包电池产气率会降低，提高了材料的安全性及稳定性，生成的包覆元素氧化物的热稳定性及对电解液的保护提升了材料循环稳定性。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，尤其是涉及一种正极材料用复合包覆剂、一种高镍单晶正极材料和电池。

背景技术

锂离子电池正极材料研究应用非常广泛，现有技术CN109713262A公开了一种钴氧化物包覆正极材料的制备方法。涉及一种钴氧化物包覆正极材料的制备方法，属于电池正极材料技术领域。解决的问题是如何实现降低烧结温度和低包覆量而具有高倍率性能，该方法包括将钴源与高镍正极材料放入容器中，再以≤700rpm的转速条件下进行搅拌混合得到相应的混合物料；在空气或氧气的气氛下，将混合物料在250℃～550℃的条件下进行低温固相烧结处理，得到相应的钴氧化物包覆正极材料；钴氧化物的包覆量为正极材料质量的0.1wt％～1.0wt％。能够有效的实现低钴氧化物包覆的效果，实现材料在高压条件下的倍率和循环性能。但是该文献中单一的钴源包覆，仅仅只是作为隔离层缓解材料和电解液之间的界面反应，减少材料的表面杂质和提高锂离子的传输和减小极化；而退火后包覆的钴不仅在材料表面生成无定形的钴氧化物和少量的钴氧化物，还会生成不良导体四氧化三钴，这不仅阻碍电荷电解液与正极接触阻碍电荷传输从而降低材料的导电性，而且会造成包覆层的不均一及不稳定性，并且并没有解决高镍三元正极内部的Li/Ni混排，缓解内部及外部微裂纹产生的措施。

现有技术CN112194196A，公开了一种超高镍单晶三元正极材用复合包覆剂及其制备方法、应用公开了一种超高镍单晶三元正极材用复合包覆剂及其制备方法、应用，属于新能源汽车用锂离子动力电池技术领域。一种超高镍单晶三元正极材用复合包覆剂，包括：金属和/或非金属氧化物、铵盐化合物、溶剂中的至少一种，通过球磨、气流粉碎、煅烧、湿法混合、喷雾干燥中的至少一种工艺制备而成。制备的复合包覆剂通过包覆煅烧在单晶材料表面形成一层均匀包覆层，同时可降低表面的残碱水平，提升材料的循环性能及安全性能。但是该文献采用湿法工艺并且增加了湿法包覆液，一方面由于湿法工艺直接将材料表面的残锂洗掉，对材料内部的Li/Ni混排，Li传输通道等并没有改善，并且湿法工艺存在的过洗或不充分洗涤，不均一洗涤对材料表面的正极材料有极大损害，造成材料表面不均匀，循环倍率性能降低等问题。另一方面湿法包覆液的使用容易产生正极材料在充放电过程中包覆剂掉落，包覆剂开裂而使电解液与正极表面直接接触现象，导致正极材料在充电/放电循环中，材料的颗粒更容易出现裂纹然后破裂，这会加速电解质对正极活性物质的腐蚀，从而导致锂离子电池的严重容量下降和较差的循环性能，并且工序繁琐，成本较高，不适合大规模产业化。

因此，提供一种容量高、循环稳定性好的正极材料是非常必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高镍单晶正极材料，本发明提供的正极材料容量高、循环稳定性好。

本发明提供了一种正极材料用复合包覆剂，包括第一包覆剂、第二包覆剂和第三包覆剂；所述第一包覆剂为第一包覆元素的氢氧化物、氧化物、硫化物、硝酸盐或碳酸盐；所述第二包覆剂为第二包覆元素的氢氧化物、氧化物、硫化物、硝酸盐或碳酸盐；所述第三包覆剂为第三包覆元素的氢氧化物、氧化物、硫化物、硝酸盐或碳酸盐；

其中，第一包覆元素包括Ni、Mn、Co和B中的一种或几种；第二包覆元素包括Mg、Al、Nb、W和Mo中的一种或几种；第三包覆元素包括Ti、Cr、Zr、Y和Sr中的一种或几种。