一种表面改性镍基电极材料制造技术

本发明专利技术公开了一种表面改性镍基电极材料，包括镍基材料前驱体、醋酸锂和修饰物质，所述修饰物质为氧离子导体材料；所述氧离子导体材料为氧化钇稳定氧化铋、氧化镝稳定氧化锆或氧化钐稳定氧化锡中的任一种或者两者的结合；所述氧离子导体材料的质量占总电极材料的0.01‑5%；所述镍基材料前驱体中镍、钴、锰的质量比为0.6~0.9：0.05~0.2：0.05~0.2。本发明专利技术中镍基电极材料经氧离子导体修饰后可抑制Li

A surface modified nickel based electrode material

【技术实现步骤摘要】
一种表面改性镍基电极材料
本专利技术涉及电极材料
，尤其涉及一种表面改性镍基电极材料。
技术介绍
随着新能源汽车行业的快速发展，对电动汽车的续航里程以及安全性能提出了更高的要求。传统的锂离子电池正极材料由于其自身的限制无法满足需求。富镍三元正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2结合了Ni-Co-Mn三种元素的优点，协同作用，其中Ni元素能有效增加材料的比容量，随着Ni含量的提高，材料的能量密度随之提高；Mn元素降低材料成本，提高电池的安全性和稳定性；而Co元素具有优良的电化学活性，可提高材料的电子导电性和改善循环性能。近年来富镍三元正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2的研究取得了重要进展，但是，材料在颗粒界面稳定性、循环性能、大电流密度放电性能等方面仍存在诸多问题亟待解决。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种能够有效改善锂离子正极材料的扩散速率，提高锂离子电池循环性能和倍率性能的表面改性镍基电极材料。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种表面改性镍基电极材料，包括镍基材料前驱体和醋酸锂，其特征在于：还包括修饰物质，所述修饰物质为氧离子导体材料，所述氧离子导体材料的质量占总电极材料质量的0.01-5%。优选的，所述氧离子导体材料为氧化钇稳定氧化铋、氧化镝稳定氧化锆或氧化钐稳定氧化锡中的任一种或两种的组合。优选的，所述氧离子导体材料的质量占总电极材料质量的1%。优选的，所述镍基材料前驱体中镍、钴、锰的物质的量比为0.6~0.9：0.05~0.2：0.05~0.2。优选的，所述表面改性镍基电极材料中锂元素、镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比1.0~1.08:0.6~0.9:0.05~0.2:0.05~0.2。优选的，所述表面改性镍基电极材料中锂元素、镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1.02:0.85:0.05:0.1。本专利技术的有益效果是：1、与现有技术相比，本专利技术的改进之处在于，采用了氧离子导体对镍基材料进行修饰改性，氧离子导体中的部分元素具有强氧化性，可将Ni2+氧化为Ni3+，从而抑制了Li+/Ni2+阳离子的无序化程度，提高材料的初始库伦效率；2、在该电极材料中氧离子导体为氧离子提供了空位，解决材料的产气问题，从而提高材料的结构稳定性和电化学性能；3、氧离子导体具有优异的锂离子电导率，有效改善了锂离子在正极材料的扩散速率，提高了锂离子电池循环性能和倍率性能。附图说明图1为本专利技术实施例一中的电极材料扫描电镜图；图2为本专利技术实施例一中的电极材料透射电镜图；图3为本专利技术实施例一中的电极材料X-衍射图谱图；图4为本专利技术实施例一中的电极材料CV曲线图；图5为本专利技术实施例一中的电极材料0.1C倍率下的首次充放电曲线图；图6为本专利技术实施例一中的电极材料1C倍率下循环性能曲线图；图7为本专利技术实施例二中的电极材料扫描电镜图；图8为本专利技术实施例二中的电极材料透射电镜图；图9为本专利技术实施例二中的电极材料X-衍射图谱图；图10为本专利技术实施例二中的电极材料CV曲线图；图11为本专利技术实施例二中的电极材料0.1C倍率下的首次充放电曲线图；图12为本专利技术实施例二中的电极材料1C倍率下循环性能曲线图；图13为本专利技术实施例三中的电极材料扫描电镜图；图14为本专利技术实施例三中的电极材料透射电镜图；图15为本专利技术实施例三中的电极材料X-衍射图谱图；图16为本专利技术实施例三中的电极材料CV曲线图；图17为本专利技术实施例三中的电极材料0.1C倍率下的首次充放电曲线图；图18为本专利技术实施例三中的电极材料1C倍率下循环性能曲线图；图19为本专利技术实施例四中的电极材料扫描电镜图；图20为本专利技术实施例四中的电极材料透射电镜图；图21为本专利技术实施例四中的电极材料X-衍射图谱图；图22为本专利技术实施例四中的电极材料CV曲线图；图23为本专利技术实施例四中的电极材料0.1C倍率下的首次充放电曲线图；图24为本专利技术实施例四中的电极材料1C倍率下循环性能曲线图；图25为本专利技术实施例五中的电极材料扫描电镜图；图26为本专利技术实施例五中的电极材料透射电镜图；图27为本专利技术实施例五中的电极材料X-衍射图谱图；图28为本专利技术实施例五中的电极材料CV曲线图；图29为本专利技术实施例五中的电极材料0.1C倍率下的首次充放电曲线图；图30为本专利技术实施例五中的电极材料1C倍率下循环性能曲线图。具体实施方式为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的描述。实施例一：一种表面改性镍基电极材料，包括镍基材料前驱体、醋酸锂和氧化钇稳定氧化铋。进一步的，所述氧化钇稳定氧化铋的质量占总电极材料的1%。进一步的，所述镍基材料前驱体中镍、钴、锰的物质的量比为85：5：10，所述表面改性镍基电极材料中锂元素、镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1.02:0.85:0.05:0.1。将上述材料制备成电极材料进行涂膜，制作成扣式电池进行电化学性能测试。所得材料在0.1C下的比容量达到208mAh/g，1C倍率下循环100次后，容量保持率达到94%，是一种电化学性能优异的锂电池正极材料。具体的，附图1是本实施例中氧化钇稳定氧化铋修饰后的电极材料的扫描电镜图片，修饰后的电极材料表面出现了一些细小的颗粒物，该细小的颗粒物即为修饰物质氧化钇稳定氧化铋，其在电极材料的表面形成包裹层，可以降低电解液对电极材料的腐蚀，提高材料的循环性能。附图2是氧化钇稳定氧化铋修饰后的电极材料的透射电镜图片，从附图2中可以看出，经氧化钇稳定氧化铋修饰后的电极材料表面形成了一层包覆层，包覆层可以抵御电解液对材料的腐蚀，从而提高材料的电化学性能。附图3（参照实质审查参考资料中图3）是氧化钇稳定氧化铋修饰前后的电极材料的X-衍射图谱，从附图3（参照实质审查参考资料中图3）中可以看出修饰后的电极材料中出现了修饰物质的衍射峰。附图4（参照实质审查参考资料中图4）是氧化钇稳定氧化铋修饰后的CV曲线，样品在第一圈循环时的氧化峰是在高电位下检测到的，在接下来的循环中杨华峰明显的向低电位移动，这表明在首圈循环时发生了不可逆的电化学反应，样品在首圈循环时的氧化风峰的电位差为0.151V。附图5是样品在0.1C倍率下的首次充放电曲线，从图中得出首次放电比容量达到208mAh/g，附图6是样品在1C倍率下的循环性能曲线，从图中得出，循环100次后，容量保持率达到94%。实施例二：一种表面改性镍基电极材料，包括镍基材料前驱体、醋酸锂和氧化镝稳定氧化锆。进一步的，所述氧化镝稳定氧化锆的质量占总电极材料的2%。进一步的，所述镍基材料前驱体中镍、钴、锰的质量比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面改性镍基电极材料，包括镍基材料前驱体和醋酸锂，其特征在于：还包括修饰物质，所述修饰物质为氧离子导体材料，所述氧离子导体材料的质量占总电极材料质量的0.01-5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种表面改性镍基电极材料，包括镍基材料前驱体和醋酸锂，其特征在于：还包括修饰物质，所述修饰物质为氧离子导体材料，所述氧离子导体材料的质量占总电极材料质量的0.01-5％。


2.根据权利要求1所述的一种表面改性镍基电极材料，其特征在于：所述氧离子导体材料为氧化钇稳定氧化铋、氧化镝稳定氧化锆或氧化钐稳定氧化锡中的任一种或两种的组合。


3.根据权利要求1所述的一种表面改性镍基电极材料，其特征在于：所述氧离子导体材料的质量占总电极材料质量的1％。


4.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：何蕊，刘振法，张利辉，白薛，魏爱佳，
申请(专利权)人：河北省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13