一种高镍正极材料及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术属于电池制造技术领域，尤其涉及涉及一种高镍正极材料及其制备方法和锂离子电池，高镍正极材料包括由高镍基材和掺杂于高镍基材中的稀土化合物组成的稀土掺杂高镍正极材料，稀土掺杂高镍正极材料与苯胺单体通过原位聚合在稀土掺杂高镍正极材料的二次粒子的孔隙间形成纳米树状导电聚苯胺网络得到原位聚合材料，原位聚合材料的表面包覆有锂离子导体层；高镍基材为Li1+aNixCoyM1‑x‑yO2。相比于现有技术，本发明专利技术显著地提高材料的循环性能和倍率性能。

A High Nickel Cathode Material and Its Preparation Method and Lithium Ion Battery

The invention belongs to the field of battery manufacturing technology, in particular to a high nickel cathode material and its preparation method and lithium ion battery. The high nickel cathode material includes rare earth doped high nickel cathode material composed of high nickel base material and rare earth compound doped in high nickel base material, and rare earth doped high nickel cathode material and aniline monomer are in-situ polymerized in rare earth doped high nickel cathode material. Nano-dendritic conductive polyaniline network was formed between the pores of secondary particles to obtain in-situ polymeric materials. The surface of in-situ polymeric materials was coated with lithium ion conductor layer, and the high nickel base material was Li1+aNixCoyM1_x_yO2. Compared with the existing technology, the present invention significantly improves the cycling performance and the rate performance of the material.

【技术实现步骤摘要】
一种高镍正极材料及其制备方法和锂离子电池
本专利技术属于电池制造
，尤其涉及涉及一种高镍正极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
高镍过渡金属氧化物材料被认为是最具有吸引力的新一代正极材料。通过镍钴锰三种离子的互补协同作用，改善单独离子的缺陷，从而实现材料容量、循环性和安全性能的调控。然而，高镍材料也存在若干问题亟待解决。Ni2+与Li+半径接近，容易导致镍锂混排，阻碍Li+通道，同时二次粒子易发生晶间裂纹，导致材料结构不稳定，降低材料的比容量、循环性能和倍率性能。过渡金属离子易与电解液发生副反应，导致循环性能较差，表面残碱沉积物引起表面转移电阻增大，阻碍了Li+扩散。另外，高镍材料表面残碱沉积物通过吸附空气中的水分和CO2，导致浆料凝胶化。为此，专利CN201711241652通过水洗及表面干法包覆快离子导体改性高镍正极材料，降低了材料与电解液的副反应，提高了材料的高温稳定性和安全性，通过掺杂和表面包覆快离子导体，提高材料的能量密度、倍率性能、循环性能，最终增加了电池的长循环寿命。另外，专利CN201510545968提供了一种高镍正极材料，基体表面含有掺杂元素，掺杂的元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高镍正极材料，其特征在于：包括由高镍基材和掺杂于所述高镍基材中的稀土化合物组成的稀土掺杂高镍正极材料，所述稀土掺杂高镍正极材料与苯胺单体通过原位聚合在所述稀土掺杂高镍正极材料的二次粒子的孔隙间形成纳米树状导电聚苯胺网络得到原位聚合材料，所述原位聚合材料的表面包覆有锂离子导体层；其中，所述高镍基材为Li1+aNixCoyM1‑x‑yO2，M为Mn或Al，0.05≤a≤0.15，0.8≤x

【技术特征摘要】
1.一种高镍正极材料，其特征在于：包括由高镍基材和掺杂于所述高镍基材中的稀土化合物组成的稀土掺杂高镍正极材料，所述稀土掺杂高镍正极材料与苯胺单体通过原位聚合在所述稀土掺杂高镍正极材料的二次粒子的孔隙间形成纳米树状导电聚苯胺网络得到原位聚合材料，所述原位聚合材料的表面包覆有锂离子导体层；其中，所述高镍基材为Li1+aNixCoyM1-x-yO2，M为Mn或Al，0.05≤a≤0.15，0.8≤x<1.0，0<y≤0.1；所述锂离子导体层中含有化合物Li7La3Zr2O12、Li1.3Al0.7Ti1.7(PO4)3、Li10GeLa3P2S12、Li3La2(PO4)3和LiLaAlO4中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的高镍正极材料，其特征在于：所述稀土掺杂高镍正极材料的二次粒子的孔隙率为26-32％。3.根据权利要求1所述的高镍正极材料，其特征在于：所述稀土化合物的质量为所述高镍基材质量的0.1％～3.0％。4.根据权利要求1所述的高镍正极材料，其特征在于：所述稀土化合物为稀土氧化物ReO2、Re2O3、Re4O7和Re6O11中的一种或几种，其中Re为稀土元素。5.根据权利要求1所述的高镍正极材料，其特征在于：所述锂离子导体层的质量为高镍基材质量的1％～5％。6.一种高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，将过渡金属氧化物、锂氧化物与稀土氧化物球磨混合均匀，先在450～550℃预焙烧5～7h，然后在800～1000℃焙烧10～15h，进一步破碎过筛，得到稀土掺杂高镍正极材料；步骤2)，将步骤1)中制得的稀土掺杂高镍正极材料与质子酸混合并超声波分散15～30min；步骤3)，在高压低温条件下，先连续搅拌步骤2)制得的材料，再加入苯胺单体，并连续滴加氧化剂，原位聚合1～3h，在稀土掺杂高镍正极材料的二次粒子的孔隙间形成纳米树状导电聚苯胺网络；步骤4)，将步骤3)中材料高速离心15～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶柏青，刘妮娜，
申请(专利权)人：四川西丹孚能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51