一种正极材料、其改性方法和电池技术

本发明专利技术提供了一种正极材料的改性方法，包括：制备含锂镍钴锰氧的富锂相粉体；将包覆材料与分散剂和溶剂混合，超声分散，滴加至所述富锂相粉体中，研磨至干、煅烧，得到包覆产物；所述包覆材料选自六氟磷酸钾和偏磷酸钾中的一种或几种。本发明专利技术通过六氟磷酸钾和/或偏磷酸钾对xLi2MnO3·

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料、其改性方法和电池


[0001]本专利技术涉及储能材料
，尤其是涉及一种正极材料、其改性方法 和电池。

技术介绍

[0002]随着国家对新能源汽车给予越来越多的政策扶持，新能源汽车市 场会持续升温，随之将带动力型锂离子电池材料产业的发展。现有方 案明确要求了到2020年，新型锂离子动力电池单体比能量超过300 瓦时/公斤；系统比能量力争达到260瓦时/公斤、成本降至1元/瓦时 以下，使用环境达-30℃到55℃，可具备3C充电能力。到2025年， 新体系动力电池技术取得突破性进展，单体比能量达500瓦时/公斤。 目前，商品化的正极材料主要有LiMn2O4尖晶石型材料、LiFePO4橄 榄石型材料及三元层状结构材料(NCM、NCA)。但是，LiMn2O4理 论比容量低(～148mAhg-1
)，LiFePO4放电平台较低(～3.4V)，导致 了两种材料的极限能量密度受到限制，单体电池的能量密度小于150 Wh/kg。另外，尽管三元材料NCM的能量密度要远高于其他两种材料， 达到了200Wh/kg以上，但是距离2020年300瓦时/公斤的要求仍然 望尘莫及。
[0003]现有技术能够满足电动汽车300瓦时/公斤需求并且极具产业化前景的正 极材料只有富锂相材料一种。但富锂相也存在一些问题，如首次库伦效率低、 循环稳定性较差、倍率性能较差、循环过程中电压衰减以及高低性能不稳定 等。因此，如何改善富锂相的电化学性能，已成为当前研究的热点之一。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种正极材料的制备方法， 本专利技术提供的正极材料首次库伦效率、循环稳定性及倍率性能好。
[0005]本专利技术提供了一种正极材料的改性方法，包括：
[0006]A)制备含锂镍钴锰氧的富锂相粉体；
[0007]B)将包覆材料与分散剂和溶剂混合，超声分散，滴加至所述富锂相粉体 中，研磨至干、煅烧，得到包覆产物；所述包覆材料选自六氟磷酸钾和偏磷 酸钾中的一种或几种。
[0008]优选的，所述富锂相粉体为xLi2MnO3·
(1-x)LiNi
y
Co
z
Mn
1-y-z
O2；其中0＜ x≤1，0≤y≤1,0≤z≤1。
[0009]优选的，步骤B)所述分散剂为水、无水乙醇或丙酮；所述溶剂为水、 无水乙醇或丙酮；
[0010]所述包覆材料与分散剂的质量比为1：1～5。
[0011]优选的，步骤B)所述超声分散的时间为0.05～1h；所述研磨时间为0.1～1h。
[0012]优选的，步骤B)所述煅烧的升温速率的范围为1～8℃/min，煅烧的温度 为100～700℃，煅烧的时间为1～10h。
[0013]优选的，步骤A)所述富锂相正极材料的颗粒大小为100nm-10μm。
[0014]优选的，所述滴加的速度为30～40滴/min。
[0015]优选的，所述包覆材料占富锂相粉体的质量百分比为1wt％～15wt％。
[0016]本专利技术提供了一种正极材料，由上述技术方案任一项所述的改性方法制 备得到。
[0017]本专利技术提供了一种电池，包括正极、负极和电解液，所述正极包括上述 技术方案任一项所述的改性方法制备得到的正极材料。
[0018]与现有技术相比，本专利技术提供了一种正极材料的改性方法，包括：A)制 备含锂镍钴锰氧的富锂相粉体；B)将包覆材料与分散剂和溶剂混合，超声分 散，滴加至所述富锂相粉体中，研磨至干、煅烧，得到包覆产物；所述包覆 材料选自六氟磷酸钾和偏磷酸钾中的一种或几种。本专利技术通过六氟磷酸钾和/ 或偏磷酸钾对xLi2MnO3·
(1-x)LiNi
y
Co
z
Mn
1-y-z
O2富锂相粉体进行表面改性处 理，高温下六氟磷酸钾原位分解形成具有三维结构的偏磷酸钾包覆层。经过 表面包覆处理的富锂相材料的首次库伦效率、循环稳定性及倍率性能均得到 提高，从而获得较好的电化学综合性能，使其能够更好的满足高功率电子设 备如电动车发展的需要。该正极材料的制备方法简单、无需特殊设备或气氛、 适用范围广、成本低，适合大规模工业化生产。
附图说明
[0019]图1实施例1中3D的KPO3包覆层形成图；
[0020]图2实施例1和对比例的XRD图；
[0021]图3KPF6及其在空气气氛下400℃处理5h后的XRD图；
[0022]图4实施例1和对比例的SEM图以及5％KPF6处理后的富锂相EDS图；
[0023]图5实施例1和对比例的TEM图；
[0024]图6实施例1和对比例的首次、循环、倍率与电压降曲线；
[0025]图7实施例1和对比例循环前后的交流阻抗曲线；
[0026]图8实施例2和对比例的XRD、首次、循环和倍率曲线图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种正极材料、其改性方法和电池，本领域技术人员可以 借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替 换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本专利技术保护的范 围。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能 在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变 更与组合，来实现和应用本专利技术技术。
[0028]本专利技术提供了一种正极材料的改性方法，包括：
[0029]A)制备含锂镍钴锰氧的富锂相粉体；
[0030]B)将包覆材料与分散剂和溶剂混合，超声分散，滴加至所述富锂相粉体 中，研磨至干、煅烧，得到包覆产物；所述包覆材料选自六氟磷酸钾和偏磷 酸钾中的一种或几种。
[0031]本专利技术提供的正极材料的改性方法首先制备含锂镍钴锰氧的富锂相粉 体。
[0032]本专利技术采用的是溶胶-凝胶法，将锂镍钴锰氧、柠檬酸溶解于去离子水中， 本专利技术对于所述溶解的具体方式不进行限定，本领域技术人员熟知的即可。
[0033]其中，锂镍钴锰氧可以为碳酸锂，氢氧化锂，醋酸锂，硝酸锂，醋酸镍， 硝酸镍，碳酸钴，硝酸钴，醋酸钴，醋酸锰，硝酸锰，碳酸锰等。
[0034]所述锂镍钴锰氧和柠檬酸、去离子水的质量比为1:3:5.
[0035]分散后为搅拌，本专利技术所述分散优选为超声分散，所述超声功率优选为 100％，超声时间为0.5h。所述调节pH值优选为7。优选用氨水调节pH值。
[0036]在搅拌后，低温干燥加热、高温煅烧得到富锂相粉体。
[0037]所述干燥温度为80℃,所述煅烧温度为400℃,所述煅烧时间为5h.
[0038]本专利技术所述富锂相粉体优选为xLi2MnO3·
(1-x)LiNi
y
Co
z
Mn
1-y-z
O2；其中0 ＜x≤1，0≤y≤1,0≤z≤1。
[0039]本专利技术所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料的改性方法，其特征在于，包括：A)制备含锂镍钴锰氧的富锂相粉体；B)将包覆材料与分散剂和溶剂混合，超声分散，滴加至所述富锂相粉体中，研磨至干、煅烧，得到包覆产物；所述包覆材料选自六氟磷酸钾和偏磷酸钾中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述富锂相粉体为xLi2MnO3·
(1-x)LiNi
y
Co
z
Mn
1-y-z
O2；其中0＜x≤1，0≤y≤1,0≤z≤1。3.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，步骤B)所述分散剂为水、无水乙醇或丙酮；所述包覆材料与分散剂的质量比为1：1～5。4.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，步骤B)所述超声分散的时...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春华，丁翔，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：