一种高性能一次大颗粒三元正极复合材料、其制备方法及用途技术

本发明专利技术公开了一种高性能一次大颗粒三元正极复合材料、其制备方法及用途。所述复合材料包括一次颗粒粒径5～8μm的三元正极材料，和由内到外依次包覆在三元正极材料表面的硫包覆层和复合改性层；所述复合改性层由高分子导电聚合物和表面活性剂复合而成。所述方法包括：1)将三元正极材料前驱体配锂一次烧结，得到由一次颗粒团聚成二次颗粒的三元正极材料；2)与助熔剂混合，湿法球磨使粒径变至纳米级，二次烧结；3)包覆硫以及由高分子导电聚合物和表面活性剂复合而成的复合改性物，得三元正极复合材料。本发明专利技术可有效地实现高放电比容量，高导电性，及高热稳定性的一次大颗粒状高镍三元正极材料的制备，工艺简单，易于实现大规模生产。

A kind of high-performance one-time large particle ternary anode composite material, its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种高性能一次大颗粒三元正极复合材料、其制备方法及用途
本专利技术涉及新能源材料领域，涉及一种三元正极复合材料、其制备方法及用途，尤其涉及一种高性能一次大颗粒高镍三元正极复合材料、其制备方法及用途。
技术介绍
高镍三元正极材料(LiNixM1-xO2，0.8≤x<1.0，M为Co、Mn和Al中一种或几种)由于其较高的能量密度而倍受关注，但其在充电状态下易与电解液反应产生大量的气体，同时其热稳定性、安全性及高电压下循环稳定性都存在着一定的问题，严重制约了高镍三元LiNixM1-xO2正极材料的发展。而一次大颗粒结构的高镍三元LiNixM1-xO2正极材料具有较高的热稳定性，极片辊压过程中不易破碎，具有较高的循环稳定性，而且其具有高压实、高振实、比表面积小的优势，可以有效地提高材料的体积能量密度。CN107665980A公开了一种电池三元材料的制备方法，包括1)碳酸锂与钴酸锂/镍钴铝酸锂前驱体搅拌混合均匀后，快速推入两段式烧结炉的第一温区保温分解；2)分解完成后，将上述的混合物推入两段式烧结炉的第二温区烧结；3)混合物烧结完成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三元正极复合材料，其特征在于，所述复合材料包括一次颗粒粒径在5μm～8μm的三元正极材料，以及由内到外依次包覆在三元正极材料表面的硫包覆层和复合改性层；/n所述复合改性层由高分子导电聚合物和表面活性剂复合而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种三元正极复合材料，其特征在于，所述复合材料包括一次颗粒粒径在5μm～8μm的三元正极材料，以及由内到外依次包覆在三元正极材料表面的硫包覆层和复合改性层；
所述复合改性层由高分子导电聚合物和表面活性剂复合而成。


2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料最外层的复合改性层使复合材料表现为疏水性；
优选地，所述高分子导电聚合物为聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐，优选为聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸钠；
优选地，所述表面活性剂为烷基苯磺酸钠、超疏水聚乙烯、超疏水聚偏氟乙烯或超疏水聚酯纤维中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述三元正极材料高镍三元正极材料，优选为LiNixM1-xO2，其中，0.8≤x<1.0，M为Co、Mn或Al中的任意一种或至少两种的组合。


3.根据权利要求1-3任一项所述的复合材料，其特征在于，所述硫包覆层的厚度为0.1nm～100nm，优选为0.1nm～50nm，进一步优选为1nm～30nm；
优选地，所述复合改性层的厚度为0.1nm～100nm，优选为1nm～50nm，进一步优选为5nm～30nm。


4.如权利要求1-3任一项所述的三元正极复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将三元正极材料前驱体与锂源混合，进行一次烧结，得到由一次颗粒团聚成二次颗粒的三元正极材料；
(2)将步骤(1)所得三元正极材料和助熔剂混合，湿法球磨使由一次颗粒团聚成二次颗粒的三元正极材料的粒径变至纳米级；
(3)二次烧结，得到一次颗粒尺寸在5μm～8μm的三元正极材料；
(4)包覆硫；
(5)包覆由高分子导电聚合物和表面活性剂复合而成的复合改性物，形成复合改性层，得到三元正极复合材料。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述三元正极材料前驱体为NixM1-x(OH)2，0.8≤x<1；
优选地，步骤(1)所述锂源包括氢氧化锂和/或碳酸锂；
优选地，步骤(1)中锂配比为1.0～1.15，优选为1.05～1.15，锂配比指锂离子与前驱体摩尔比；
优选地，步骤(1)所述一次烧结的温度为300℃～1000℃，优选为500℃～1000℃，进一步优选为600℃～900℃；
优选地，步骤(1)所述一次烧结的时间为3h～12h，优选为5h～12h，进一步优选为7h～12h。


6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述助熔剂为H3BO3、LiF、NaCl或ZrO2中的任意一种或至少两种的组合，优选为H3BO3和/或ZrO2；
优选地，步骤(2)中，助熔剂相对于步骤(1)所得三元正极材料的添加量为500ppm～5000ppm，优选为500ppm～3000ppm，进一步优选为1000ppm～3000ppm，特别优选为1500ppm～2500ppm；
优选地，步骤(3)所述二次烧结的温度为300℃～1000℃，优选为500℃～1000℃，进一步优选为600℃～800℃；
优选地，步骤(3)所述二次烧结的时间为3h～12h，优选为5h～12h，进一步优选为7h～10h。


7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)包覆硫的方法为：
将步骤(3)所得三元正极材料与纳米硫混合球磨，三次烧结，得到包覆硫的三元正极复合材料；
优选地，所述纳米硫的粒径为10nm～100nm，进一步优选为10nm～50nm，进一步优选为10nm～30nm；
优选地，包覆硫的方法中，纳米硫相对于步骤(3)所得三元正极材料的包覆量为200ppm～3000ppm，优选为500ppm～2000ppm，进一步优选为50...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，罗亮，吴小珍，杨顺毅，黄友元，杨才德，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44