用于包覆正极活性材料的包覆材料、正极复合材料及其制备方法、正极片及电池技术

本发明专利技术提供了一种用于包覆正极活性材料的包覆材料，所述包覆材料为Li

【技术实现步骤摘要】
用于包覆正极活性材料的包覆材料、正极复合材料及其制备方法、正极片及电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种用于包覆正极活性材料的包覆材料、正极复合材料及其制备方法、正极片及电池。

技术介绍

[0002]基于人们对电动汽车高续航里程的需求，高镍含量的层状三元材料(锂镍钴锰氧材料，NCM)成为了电池正极材料领域研究的重点。目前高镍NCM的电池大部分都处在研发之中。高镍NCM材料容量高，但是同时其在使用过程中还是会遇到很多问题，比如表面有较多游离锂，并且极易吸收空气中的水分，影响电池制成过程；材料中镍含量较多，在充满电状态具有强的氧化性，导致电池高温存储和循环过程中表面极易发生副反应，电解液分解，在材料表面形成电解质层，同时材料结构也容易发生变化，在表面形成盐岩相，最终使电池阻抗增加，电性能衰减。为了提高高镍NCM材料稳定性，需要在电极材料表面包覆电化学惰性的材料，目前应用的较多的是氧化铝、氧化钛等材料，这些包覆物在一定程度上可以对材料进行保护，但是由于包覆不均匀，在长循环过程中仍然避免不了材料表面岩盐相的产生，而如果增加包覆材料的量则会增加材料的阻抗，影响所制备的电池的倍率性能和低温性能。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请内容旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，在本申请的第一个方面，提供一种用于包覆正极活性材料的包覆材料，所述包覆材料为Li
m
Ni
x
Q
2-x-m
O
2-y
M
y/>，其中，所述m的取值范围为：0.2≤m≤1.2，所述x的取值范围为：0.4≤x≤1.5，所述y的取值范围为：0.01≤y≤1，且x+m＜2，所述Q 选自Ti、V、Nb、Ta、Mo中的至少一种，所述M选自F、Cl、Br、I中的至少一种。
[0004]在本申请的第二个方面，提供一种正极复合材料，包括内核和包覆在所述内核表面的包覆材料层，所述内核为正极活性材料，所述包覆层由上面所述的包覆材料组成。
[0005]在本申请的第三个方面，提供一种正极复合材料的制备方法，所述正极复合材料的制备方法包括：
[0006]将正极活性材料分散于包含镍前驱体和Q前驱体的溶液中，所述Q选自Ti、V、 Nb、Ta、Mo中的至少一种；
[0007]向所述溶液中加入碱性剂，形成镍氢氧化物和Q氢氧化物沉淀，并且所述镍氢氧化物和Q氢氧化物沉淀包覆在所述正极活性材料表面，得到预制正极包覆材料；
[0008]将所述预制正极包覆材料和卤化锂、氢氧化锂进行球磨混合，并煅烧，得到正极复合材料，所述卤化锂中的卤素选自F、Cl、Br、I中的至少一种，所述正极复合材料包括正极活性材料以及包覆于所述正极活性材料表面的包覆层。
[0009]在本申请的第四个方面，提供一种电极片，所述正极片包括集流体和设置在所述集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括如上面任一项所述正极复合材料形成的涂
层。
[0010]在本申请的第五个方面，提供一种电池，所述电池包括如上面所述的正极片。
[0011]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的包覆材料为Li
m
Ni
x
Q
2-x-m
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，在包覆材料中掺杂了卤素，可以提高包覆材料中的锂离子电导率，进而提高所制备的电池的倍率性能和循环性能，相比于传统的包覆结构，本专利技术提供的包覆材料能够保证正极活性材料在具有较好稳定性的情况下，还能提高所制备的电池的倍率性能和循环性能。
附图说明
[0012]图1为本专利技术提供的实施例1和对比例1、对比例2在不同循环次数下的容量保持率的对比曲线；
[0013]图2为本专利技术提供的实施例1和对比例2在不同倍率下充电的容量保持率的对比曲线；
[0014]图3为本专利技术提供的实施例1和对比例2在不同倍率下放电的容量保持率的对比曲线。
具体实施方式
[0015]以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。
[0016]本专利技术一实施例提供一种用于包覆正极活性材料的包覆材料，所述包覆材料为Li
m
Ni
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Q
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，其中，所述m的取值范围为：0.2≤m≤1.2，所述x的取值范围为：0.4≤x≤1.5，所述y的取值范围为：0.01≤y≤1，且x+m＜2；所述Q选自 Ti、V、Nb、Ta、Mo中的至少一种，所述M选自F、Cl、Br、I中的至少一种。
[0017]目前的正极活性材料的表面极易产生岩盐相结构，尤其是高镍正极活性材料，这说明岩盐相和正极活性材料在结构上具有很好的适配性，但目前的正极活性材料上产生的岩盐相的材质为Li
c
Ni
d
O
c+d
，Li
c
Ni
d
O
c+d
中，0＜c＜1，0＜d＜1，且c+d＝1，Li
c
Ni
d
O
c+d
材质的岩盐相的电子导电率和离子导电率都比较差，不利于正极活性材料的电容量的发挥。本专利技术提供的包覆材料用于包覆于正极活性材料的表面，在正极活性材料的表面形成岩盐相结构，且在包覆材料中掺杂了卤素，可以改善岩盐相包覆材料的锂离子导电率。
[0018]具体的，本专利技术提供的包覆材料为Li
m
Ni
x
Q
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，在包覆材料中掺杂了卤素具有至少如下两个方面的优势：
[0019]一方面，岩盐相的包覆材料中的-2价的O被-1价的卤素取代，在同样的空间位置内，一个氧离子需要两个锂离子与之匹配，即一个氧离子需要占据两个空位的锂离子，而一个卤素离子需要一个锂离子与之匹配，即一个卤素离子仅需要占据一个空位的锂离子，进而可空留一个空位，因此添加卤素离子容易在材料中产生阳离子的空位，这些空位有利于锂离子在包覆材料中的传输；
[0020]另一方面，包覆材料中阴离子和阳离子是呈八面体配位结构的，其中阴离子 (包括氧离子或者卤素离子)位于八面体的6个顶点，阳离子(包括Li、Ni、Q 阳离子)位于八面体的中心，在相邻的两个八面体之间具有呈四面体形状的空位；包覆材料中的锂离子扩散方
式是从八面体进入到四面体的空位，再进入到相邻的八面体中，再进入另一个四面体中，以此方式来进行扩散，但是包覆材料中的阳离子包括带较多电荷的过渡金属阳离子(例如Ni、Ti、V、Nb、Ta或者Mo)，如果与四面体空隙相邻的八面体中心原子是过渡金属原子，过渡金属所带电荷多，对锂离子的扩散过程会有排斥作用，而如果四面体周围的八面体中心是锂离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于包覆正极活性材料的包覆材料，其特征在于，所述包覆材料为Li
m
Ni
x
Q
2-x-m
O
2-y
M
y
，其中，所述m的取值范围为：0.2≤m≤1.2，所述x的取值范围为：0.4≤x≤1.5，所述y的取值范围为：0.01≤y≤1，且x+m＜2，所述Q选自Ti、V、Nb、Ta、Mo中的至少一种，所述M选自F、Cl、Br、I中的至少一种。2.如权利要求1所述的用于包覆正极活性材料的包覆材料，其特征在于，所述M占所述包覆材料的质量百分数为0.2％-15％。3.如权利要求1所述的用于包覆正极活性材料的包覆材料，其特征在于，所述m的取值范围为：0.5≤m≤1，所述x的取值范围为：0.8≤x≤1.2，所述y的取值范围为：0.2≤y≤0.6。4.一种正极复合材料，其特征在于，所述正极复合材料包括内核和包覆在所述内核表面的包覆层，所述内核为正极活性材料，所述包覆层由权利要求1-3任一项所述的包覆材料组成。5.如权利要求4所述的正极复合材料，其特征在于，所述包覆层与所述内核的质量比为(0.2-6)∶100。6.如权利要求4所述的正极复合材料，其特征在于，所述包覆层呈岩盐相结构。7.如权利要求4所述的正极复合材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为3nm-50nm。8.如权利要求4所述的正极复合材料，其特征在于，所述正极活性材料为Li
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【专利技术属性】
技术研发人员：袁晓涛，田志明，葛立萍，庄明昊，牛棒棒，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：