一种抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料及其制备方法，包括以下步骤：S1、将含有Si－O基团的有机物均匀分散于有机溶剂中，得到混合溶液；S2、将高镍正极材料加入混合溶液中，搅拌后升温蒸干即得。本发明专利技术通过将含有Si－O基团的有机物包覆在高镍正极材料颗粒表面，Si－O基团可与电解液中具有强腐蚀性的HF发生反应，并将其吸附掉，进而抑制电解液对正极颗粒的侵蚀，提高了高镍正极材料的抗HF侵蚀性能，改善了材料的循环稳定性。本发明专利技术的制备方法简单，原料易得，通过一步法就能得到所需正极材料，易于实现工业化利用。易于实现工业化利用。易于实现工业化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料
，特别涉及一种抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，发展迅猛的新能源汽车带动了动力锂离子电池行业的快速发展，不断提升锂离子电池的性能以提高电动汽车的续航里程、安全性成为当前的重点。开发具备高比容量的正极材料是提高锂离子电池能量密度的关键，其中高镍正极材料因其具备超过200mAh/g的容量，成为当前高性能动力锂离子电池的最佳正极材料。但考虑到目前商用的电解液主要是电解质为LiPF6的酯类电解液，因此这类材料在实际使用的过程中会面临着一个严重的问题，那就是容易遭受电解液中HF的侵蚀，导致过渡金属离子被溶解，而使材料结构遭到破坏，加速材料性能的衰退，因此采取合适的调控手段来提高这些高镍正极材料在循环过程中的抗HF侵蚀性是保证其高容量性能发挥的关键。
[0003]中国专利CN111116651A公开了一种含噻吩基的亚磷酸酯化合物及其应用，并具体公开了：将所述含噻吩基的亚磷酸酯化合物用于制备锂离子电池电解液，该化合物中的噻吩基具有在正极聚合成膜的特点，三价态P可以跟电池中的O2和HF反应在正极形成CEI膜，而且形成的聚合物膜含P元素有利于电池的低温性能。含S元素有利于电池的高温性能和低温性能，能够稳定电极结构，抑制过渡金属的溶出，降低正极与电解液界面的副反应，提高电池的电化学性能和安全性能。该专利技术中的含噻吩基的亚磷酸酯化合物制备过程依然较复杂，需要特定制备，并且该含噻吩基的亚磷酸酯化合物直接应用于电解液中，其受电解液的性能影响较大，其作用于锂离子电池的正极时，显然不能充分发挥其作用，因此，并不是最优的技术方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的在于：针对目前现有技术所存在的问题，提供一种抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料及其制备方法，本专利技术通过利用具备Si－O基团的有机物对高镍正极材料进行改性处理，在其表面均匀包覆一层有机物保护膜，避免了电解液性能的影响，获得的保护膜在LiPF6基电解液中可吸附电解液中的HF，降低其对高镍正极材料的侵蚀，由此提高了高镍正极材料对HF的抗侵蚀性以及循环稳定性。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]S1、将含有Si－O基团的有机物均匀分散于有机溶剂中，得到混合溶液；
[0007]S2、将高镍正极材料加入混合溶液中，在25－50℃条件下机械搅拌60－300min，然后升温至40－80℃将有机溶剂蒸干，即得到抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料。
[0008]在本专利技术的方法中，将含有Si－O基团的有机物包覆在高镍正极材料颗粒表面，
Si－O基团可与电解液中具有强腐蚀性的HF发生反应，并将其吸附掉，进而抑制电解液对正极颗粒的侵蚀，提高了高镍正极材料的抗HF侵蚀性能，改善了材料的循环稳定性。该制备方法无需通过电解液本身来实现抗腐蚀、抗过渡金属溶出等性能，其直接作用于正极材料，制备方法简单，原料易得，通过一步法就能得到所需正极材料，易于实现工业化利用。
[0009]在本专利技术中，所述含有Si－O基团的有机物选自硅氧烷类有机物中的一种或几种。作为优选，所述含有Si－O基团的有机物优选为氨丙基三乙氧基硅烷。
[0010]进一步，所述含有Si－O基团的有机物与有机溶剂的质量比为1：1000－10000，优选为1：1000－5000，具体质量比根据种类的不同以及搭配的有机溶剂不同而具体选择。
[0011]在本专利技术中，所述有机溶剂选自N，N－二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇、甲苯或丙酮中的一种或几种，优选为N，N－二甲基甲酰胺。
[0012]在本专利技术中，所述高镍正极材料的化学式为LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2，其中，0.6≤x＜1，x+y+z＝1。
[0013]进一步，所述高镍正极材料与含有Si－O基团的有机物的质量比为1：10－1000，优选为1：20－200，更优选为1：100，具体质量比根据所选的含有Si－O基团的有机物种类不同而具体选择。
[0014]本专利技术还包括一种抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料，所述高镍正极材料由上述的制备方法制备得到。该高镍正极材料与现有高镍正极材料相比，在抗HF侵蚀性能和循环稳定性能上具有明显优势。
[0015]进一步，本专利技术还包括一种锂离子电池，所述锂离子电池采用上述高镍正极材料制备得到。
[0016]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将含有Si－O基团的有机物包覆在高镍正极材料颗粒表面，Si－O基团可与电解液中具有强腐蚀性的HF发生反应，并将其吸附掉，进而抑制电解液对正极颗粒的侵蚀，提高了高镍正极材料的抗HF侵蚀性能，改善了材料的循环稳定性。该制备方法无需通过电解液本身来实现抗腐蚀、抗过渡金属溶出等性能，其直接作用于正极材料，制备方法简单，原料易得，通过一步法就能得到所需正极材料，易于实现工业化利用。
附图说明
[0017]图1是实施例及对比例中高镍正极材料的X射线衍射(XRD)图；
[0018]图2是实施例及对比例所制备的高镍正极材料在LiPF6基碳酸酯类电解液中浸泡后的Ni的溶解量图；
[0019]图3是实施例及对比例所制备的高镍正极材料的循环性能图；
[0020]图4是实施例2所制备的高镍正极材料的扫描电子显微镜(SEM)图；
[0021]图5是对比例所制备的高镍正极材料的扫描电子显微镜(SEM)图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并
不用于限定本专利技术。另外，在本文中能所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应该理解为包含接近这些范围或值的值。对数数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多盒新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0024]以下实施例及对比例中，所用到的材料表征分析方法如下：
[0025]X射线衍射(XRD)测试：X射线衍射仪，仪器型号：Rigaku UltimaIV－185，日本。
[0026]扫描电子显微镜(SEM)测试：扫描电子显微镜，仪器型号：FEI Quanta，荷兰。
[0027]电感耦合等离子体质谱(ICP－MS)测试：电感耦合等离子体质谱，仪器型号：Agilent 7800ce，美国。
[0028]CR2025钮扣电池的组装及测试：将高镍正极材料(实施例制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将含有Si－O基团的有机物均匀分散于有机溶剂中，得到混合溶液；S2、将高镍正极材料加入混合溶液中，在25－50℃条件下机械搅拌60－300min，然后升温至40－80℃将有机溶剂蒸干，即得到抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料。2.如权利要求1所述的抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述含有Si－O基团的有机物选自硅氧烷类有机物中的一种或几种。3.如权利要求2所述的抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述含有Si－O基团的有机物为氨丙基三乙氧基硅烷。4.如权利要求3所述的抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述含有Si－O基团的有机物与有机溶剂的质量比为1：1000－10000。5.如权利要求4所述的抗LiPF6基电解液中HF侵蚀的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冉，王敬，谭国强，苏岳锋，吴锋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：