[发明专利]一种WSe2

说明书

本发明提供一种WSe₂包覆型3D网络状单晶三元正极材料的制备方法，包括：1、配置水性粘结剂溶液，并将其加入导电微粒中充分混合得混合溶液；2、用高混机将三元前驱体与锂源混合均匀，并在高温、氧化气氛环境下得单晶三元正极材料；3、将WO₃粉末、硒粉与步骤2所得单晶三元正极材料混合后置于管式炉中，惰性气体氛围下热处理，冷却至室温，即得WSe₂包覆型单晶三元正极材料；4、将单晶三元正极材料加入步骤1混合溶液中，冷冻干燥，即得成品。本发明提高活性材料在电池中的附着面积，包覆方法步骤简单，无污染，无需复杂设备即可实现对正极材料的均匀包覆，改善了单晶三元正极材料在充放电过程中因表面副反应引起的结构性破裂和循环性能下降的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种WSe2包覆型3D 网络状单晶三元正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池因能量密度高、循环寿命长、绿色环保等优点，被广泛应用于人类生活的各个方面。高镍三元正极材料因镍、钴、锰协同作用，相比于其他正极材料，容量更高，循环性能良好，价格适中，是实现锂离子电池 300-500Wh/kg能量密度的重要材料。但目前三元材料在实用性方面还存在一些问题，在首周脱锂后，容易导致失氧和相变，不可逆容量损失较大，此外，材料导电率较低，倍率性能较差，在宽的电压窗口内电解液与材料发生强烈副反应，增加电池在充放电过程中的阻抗，降低电化学性能。研究发现，单晶形貌的三元正极材料相比于传统二次球结构的三元正极材料，不仅具有高电压下更高的比容量和循环稳定性，同时可以有效改善材料的高温性能、胀气等方面的问题。因此，单晶三元正极材料的研究将成为锂离子电池材料的研究新方向。

为了满足动力电池和电子产品不断增长的对锂离子电池材料的需求，制备出具有更加优良电化学性能的单晶三元正极材料有极大的研究前景和应用价值。目前，表面包覆是一种常见的有效改善材料性能的手段，可以降低材料在空气的裸露面积，并抑制材料与电解液接触发生副反应，使材料保持相对稳定的结构，从而较大程度上改善三元正极材料的电化学性能。但是，现有的单晶三元正极材料在充放电过程中，其表面与电解液接触面会发生副反应，引起结构性破裂、胀气和循环性能下降的技术难题。

有鉴于此，本发明提供一种WSe2包覆型3D网络状单晶三元正极材料的制备方法，相比于常规包覆方式，其3D网络状立体结构提高了活性材料在电池中的附着面积，同时该包覆方法可以实现对正极材料的均匀包覆，以减少电解液与三元正极材料接触面的副反应，两者的协同作用改善了单晶三元正极材料在充放电过程中因表面副反应引起的结构性破裂和循环性能下降的问题。

为达到上述技术效果，本发明提供的一种WSe2包覆型3D网络状单晶三元正极材料的制备方法，采用如下技术方案：

一种WSe₂包覆型3D网络状单晶三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将水性粘结剂粉末通过搅拌器溶于水中，剪切溶解后得水性粘结剂溶液，静置备用，将水性粘结剂溶液加入到导电微粒中充分混合得混合溶液；

步骤2、使用高混机将适量比例的三元前驱体与锂源混合均匀后，置于气氛炉中，经过高温烧结一定时间后，冷却，经粉碎、过筛工序后得到单晶三元正极材料；

步骤3、将WO₃粉末、硒粉与步骤2得到的单晶三元正极材料混合后置于管式炉中，在惰性气体氛围下进行热处理，热处理结束后冷却至室温，即可得到WSe₂包覆型单晶三元正极材料；

步骤4、将单晶三元正极材料加入到步骤1得到的混合溶液中，混合均匀，获得混合物，将混合物进行冷冻干燥，即可得到WSe₂包覆型3D网络状单晶三元正极材料。

进一步的，步骤1中，所述水性粘结剂为CMC、SA、PVA、PAA中的至少一种；所述水性粘结剂溶液的浓度为0.1-2.0wt％；所述导电微粒为石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管和super-p中的至少一种。