一种表面修饰的三元正极材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种表面修饰的三元正极材料的制备方法：将有机小分子盐研磨成细粉，并将细粉与三元正极材料充分研磨均匀，得到表面修饰的三元正极材料，或将有机小分子盐溶解于溶剂中配置成溶液，并将溶液与三元正极材料充分研磨均匀，最后在预定温度下真空干燥，移除溶剂，得到表面修饰的三元正极材料。本发明专利技术还提供了一种表面修饰的三元正极材料，为利用本发明专利技术的表面修饰的三元正极材料制备方法制得。本发明专利技术的表面修饰的正极材料的制备方法稳定了正极材料界面，提升了电池了循环寿命，拓展了正极修饰方法。本发明专利技术还提供了一种表面修饰的正极材料在制备锂离子电池中的应用，对于发展高性能、高安全性能和长寿命的锂离子电池具有重要的意义。有重要的意义。有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种表面修饰的三元正极材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种表面修饰的三元正极材料、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]近年来，锂电池技术得到了快速的发展，尤其是在动力电池的上的应用。人们为了获得高续航里程和长寿命动力电池的应用，开发了系列高容量的镍基材料，如层状三元材料、尖晶石结构锰酸锂等。这些材料因为工作电压高、比容量高、毒性小、循环性能好备受人们关注。尤其是单晶型高镍三元材料，在抗机械应力、稳定化学界面、降低产气、提高压实密度方面有着显著的优势。在三元材料镍钴锰酸和镍钴铝酸锂中，镍是主要的氧化还原元素，提高镍含量成为了提高三元材料比容量的主要手段。但是镍含量提高，材料的结构稳定性、热稳定性以及界面稳定性都会变差。除此之外，材料储存性能也会变差，材料的表面上的氧化锂容易与空气中的水和二氧化碳生成氢氧化锂和碳酸锂。综上，稳定材料界表面成为了一个核心问题。
[0003]在过去的研究中，人们开发了各种方法提高三元材料的界面稳定性，如掺杂、修饰表面涂层、添加电解液等。但是一般传统的这些方面都会面临成本高、需要溶剂、工艺复杂等问题。元素掺杂和金属氧化物涂层都需要高温处理。电解液添加剂溶解在电解液中，并不能完全消耗，造成一定程度的浪费。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种表面修饰的三元正极材料、制备方法及其应用。
[0005]本专利技术提供了一种表面修饰的三元正极材料的制备方法，具有这样的特征，包括：将有机小分子盐研磨成细粉，并将细粉与三元正极材料充分研磨均匀，得到表面修饰的三元正极材料。或将有机小分子盐溶解于溶剂中配置成溶液，并将溶液与三元正极材料充分研磨均匀，最后在预定温度下真空干燥，移除溶剂，得到表面修饰的三元正极材料。
[0006]在本专利技术提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，有机小分子盐同时包含有阳离子和阴离子，阳离子为铝离子，阴离子为磺酸根或三氟磺酸根。
[0007]在本专利技术提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，有机小分子盐为三氟甲基磺酸铝、磺酸铝、双三氟甲磺酰亚胺铝以及双氟磺酰胺亚胺铝中的任意一种或多种。
[0008]在本专利技术提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，溶剂为二甲醚(DME)、碳酸二甲酯(DMC)、乙基纤维素(EC)、碳酸二乙酯(DEC)以及N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)中的任意一种。
[0009]在本专利技术提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特
征：其中，预定温度为50～120℃。
[0010]在本专利技术提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，三元正极材料为各系列的层状正极材料LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2。x的取值范围为0≤x≤1，y的取值范围为0≤y≤1。
[0011]在本专利技术提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，三元正极材料与有机小分子盐的质量比为100:0.5～10。
[0012]在本专利技术提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，研磨的时间为10～60min。
[0013]本专利技术提供了一种表面修饰的三元正极材料，具有这样的特征：利用本专利技术提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法制备得到。
[0014]本专利技术提供了一种表面修饰的三元正极材料在锂离子电池中的应用，具有这样的特征：表面修饰的三元正极材料为利用本专利技术提供的表面修饰的三元正极材料的制备方法制备得到。
[0015]专利技术的作用与效果
[0016]根据本专利技术所涉及的表面修饰的三元正极材料、制备方法及其应用，因为制备过程为：将有机小分子盐研磨成细粉，并将细粉与三元正极材料充分研磨均匀，得到表面修饰的三元正极材料。或将有机小分子盐溶解于溶剂中配置成溶液，并将溶液与三元正极材料充分研磨均匀，最后在预定温度下真空干燥，移除溶剂，得到表面修饰的三元正极材料。
[0017]因此，本专利技术使用的一种修饰工艺为选用有机小分子盐修饰剂，然后通过简单的机械研磨将其与正极材料混合均匀实现修饰，可以不使用溶剂，也不经过高温处理，具有低成本和容易大规模生产的优势。这种工艺简单高效，很容易实现材料工业化。
[0018]此外，修饰剂不溶于常规电解液，可以精准的作用在界面处，能够发挥电解液添加剂稳定界面的作用。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的实施例1、3、4和对比例在电压区间2.7
‑
4.3V的循环图；
[0020]图2是本专利技术的实施例1、3、4和对比例在电压区间2.7
‑
4.3V、0.5C循环200圈后的交流阻抗图谱；以及
[0021]图3是本专利技术实施例1～7和对比例在电压区间2.7
‑
4.4V的循环图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术一种表面修饰的三元正极材料、制备方法及其应用作具体阐述。
[0023]<实施例1>
[0024]本实施例中提供了一种表面修饰的三元正极材料的制备方法。
[0025]本实施例中的表面修饰的三元正极材料的制备方法为：
[0026]称取0.005g三氟甲基磺酸铝和1g LiNi
0.83
Co
0.11
Mn
0.7
O2，用研钵研磨20min，得到本实施例的表面修饰的三元正极材料。
[0027]<实施例2>
[0028]本实施例中提供了一种表面修饰的三元正极材料的制备方法。
[0029]本实施例中的表面修饰的三元正极材料的制备方法为：
[0030]称取0.01g三氟甲基磺酸铝溶于2ml DME中，然后将其慢慢浸润在1g LiNi
0.83
Co
0.11
Mn
0.7
O2上，用研钵研磨20min，在80℃下真空干燥，移除DME，得到本实施例的表面修饰的三元正极材料。
[0031]<实施例3>
[0032]本实施例中提供了一种表面修饰的三元正极材料的制备方法。
[0033]本实施例中的表面修饰的三元正极材料的制备方法为：
[0034]称取0.02g三氟甲基磺酸铝和1g LiNi
0.83
Co
0.11
Mn
0.7
O2，用研钵研磨20min，得到本实施例的表面修饰的三元正极材料。
[0035]&lt;实施例4&gt;<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面修饰的三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将有机小分子盐研磨成细粉，并将所述细粉与三元正极材料充分研磨均匀，得到表面修饰的三元正极材料，或将有机小分子盐溶解于溶剂中配置成溶液，并将所述溶液与三元正极材料充分研磨均匀，最后在预定温度下真空干燥，移除所述溶剂，得到表面修饰的三元正极材料。2.根据权利要求1所述的表面修饰的三元正极材料的制备方法，其特征在于：其中，所述有机小分子盐同时包含有阳离子和阴离子，所述阳离子为铝离子，所述阴离子为磺酸根或三氟磺酸根。3.根据权利要求1所述的表面修饰的三元正极材料的制备方法，其特征在于：其中，所述有机小分子盐为三氟甲基磺酸铝、磺酸铝、双三氟甲磺酰亚胺铝以及双氟磺酰胺亚胺铝中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的表面修饰的三元正极材料的制备方法，其特征在于：其中，所述溶剂为二甲醚、碳酸二甲酯、乙基纤维素、碳酸二乙酯以及N
‑
甲基吡咯烷酮中的任意一种。5.根据权利要求1所述的表面修饰的三元正极材料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖强凤，韩永康，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：