一种电池正极材料及其制备方法以及应用技术

本发明专利技术提供了一种电池正极材料，包括正极材料核芯以及包覆于所述正极材料核芯表面的包覆层，所述包覆层包括氟化物和含锂磷酸盐。在本发明专利技术中，氟化物和含锂磷酸盐复合后的离子传导具有协同效应，离子传导率大于单一氟化物或含锂磷酸盐；另外，氟化物和含锂磷酸盐形成的复合包覆层对电极/电解液界面稳定性的提升效果：可以显著提高循环稳定性，抑制金属溶出。抑制金属溶出。

【技术实现步骤摘要】
一种电池正极材料及其制备方法以及应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种电池正极材料及其制备方法以及应用。

技术介绍

[0002]在高充电电压条件下，锂离子电池中的正极材料容易与电解液发生副反应，导致正极材料降解，电池寿命降低。表面包覆是一种有效抑制正极材料表面有害反应进行的方法，例如申请号为CN202010273857.6的中国专利，将钛酸酯类偶联剂与镍钴锰三元正极材料通过液相混合后置于含氧气氛下进行煅烧，即得具有均匀、致密、纳米厚度的二氧化钛包覆层，且界面结构稳定的二氧化钛包覆镍钴锰三元正极材料，但该包覆层离子传导率低，会对锂离子在三元正极材料中的传输产生不利影响。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种电池正极材料及其制备方法，本专利技术提供的电池正极材料可显著改善氟化物离子传导率低的问题，有效降低包覆型正极材料的界面阻抗，提高其倍率性能。
[0004]本专利技术提供了一种电池正极材料，包括正极材料核芯以及包覆于所述正极材料核芯表面的包覆层，所述包覆层包括氟化物和含锂磷酸盐。
[0005]优选的，所述含锂磷酸盐和氟化物的摩尔比为0.05～50：1。
[0006]优选的，所述含锂磷酸盐选自Li3PO4或LiPO3，所述氟化物选自LiF、ZrF4、TiF4或MgF2。
[0007]优选的，所述包覆层包括LiF与Li3PO4、LiF与LiPO3、ZrF4与Li3PO4、ZrF4与LiPO3、TiF4与Li3PO4或TiF4与LiPO3。
[0008]优选的，所述正极材料核芯包括镍钴锰酸锂Li
a
Ni
x
Co
y
Mn
z
O2，其中0.9≤a≤1.1，0.3≤x≤1，0≤y≤0.4，0≤z≤0.4，且x+y+z＝1；
[0009]或者，镍钴铝酸锂Li
b
Ni
x
Co
y
Al
z
O2，其中0.9≤b≤1.1，0.3≤x≤1，0≤y≤0.4，0≤z≤0.1，且x+y+z＝1。
[0010]本专利技术还提供了一种上述电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]A)将氟化物和含锂磷酸盐进行纳米化复合，得到纳米复合物；
[0012]B)将所述纳米复合物与正极材料核芯进行高能球磨后进行热处理，得到电池正极材料。
[0013]优选的，所述纳米化复合的方法为球磨，所述球磨的转速为50～1500转/分钟，时间为0.5～50小时。
[0014]优选的，所述纳米复合物与正极材料核芯的摩尔比为0.001～0.1：1。
[0015]优选的，所述高能球磨的转速为50～1500转/分钟；
[0016]所述热处理的方法为：以1～15℃/min的升温速率升温至150～600℃，保温0.5～
15小时，然后以0.5～15℃/min的降温速率降温；所述热处理的气氛条件为氧气或空气条件。
[0017]本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括上述电池正极材料。
[0018]与现有技术相比，本专利技术提供了一种电池正极材料，包括正极材料核芯以及包覆于所述正极材料核芯表面的包覆层，所述包覆层包括氟化物和含锂磷酸盐。在本专利技术中，氟化物和含锂磷酸盐复合后的离子传导具有协同效应，离子传导率大于单一氟化物或含锂磷酸盐；另外，氟化物和含锂磷酸盐形成的复合包覆层对电极/电解液界面稳定性的提升效果：可以显著提高循环稳定性，抑制金属溶出。
具体实施方式
[0019]本专利技术提供了一种电池正极材料，包括正极材料核芯以及包覆于所述正极材料核芯表面的包覆层，所述包覆层包括氟化物和含锂磷酸盐。
[0020]在本专利技术中，氟化物和含锂磷酸盐复合后的离子传导具有协同效应，离子传导率大于单一氟化物或含锂磷酸盐；另外，氟化物和含锂磷酸盐形成的复合包覆层对电极/电解液界面稳定性的提升效果：可以显著提高循环稳定性，抑制金属溶出。
[0021]本专利技术提供的电池正极材料包括正极材料核芯，其中，所述正极材料核芯包括镍钴锰酸锂Li
a
Ni
x
Co
y
Mn
z
O2，其中0.9≤a≤1.1，0.3≤x≤1，0≤y≤0.4，0≤z≤0.4，且x+y+z＝1；
[0022]或者，镍钴铝酸锂Li
b
Ni
x
Co
y
Al
z
O2，其中0.9≤b≤1.1，0.3≤x≤1，0≤y≤0.4，0≤z≤0.1，且x+y+z＝1。
[0023]所述含锂磷酸盐和氟化物的摩尔比为0.05～50：1，优选为0.05:1、0.1:1、0.5:1、1:1、5:1、10:1、20:1、30:1、40:1、50:1，或0.05～50：1之间的任意值。
[0024]所述含锂磷酸盐选自Li3PO4或LiPO3，所述氟化物选自LiF、ZrF4、TiF4或MgF2。
[0025]在本专利技术的一些具体实施方式中，所述包覆层包括LiF与Li3PO4；
[0026]在本专利技术的一些具体实施方式中，所述包覆层包括LiF与LiPO3；
[0027]在本专利技术的一些具体实施方式中，所述包覆层包括ZrF4与Li3PO4；
[0028]在本专利技术的一些具体实施方式中，所述包覆层包括ZrF4与LiPO3；
[0029]在本专利技术的一些具体实施方式中，所述包覆层包括TiF4与Li3PO4；
[0030]在本专利技术的一些具体实施方式中，所述包覆层包括TiF4与LiPO3。
[0031]本专利技术还提供了一种电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0032]A)将氟化物和含锂磷酸盐进行纳米化复合，得到纳米复合物；
[0033]B)将所述纳米复合物与正极材料核芯进行高能球磨后进行热处理，得到电池正极材料。
[0034]本专利技术首先将氟化物和含锂磷酸盐进行纳米化复合，得到纳米复合物。
[0035]所述纳米化复合的方法为球磨，所述球磨的转速为50～1500转/分钟，优选为50、100、300、500、800、1000、1200、1500，或50～1500转/分钟之间的任意值，时间为0.5～50小时，优选为0.5、1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50，或0.5～50小时之间的任意值。
[0036]接着，将所述纳米复合物与正极材料核芯进行高能球磨后进行热处理，得到电池正极材料。
[0037]所述纳米复合物与正极材料核芯的摩尔比为0.001～0.1：1，优选为0.001：1、0.003：1、0.005：1、0.008：1、0.01：1、0.03：1、0.05：1、0.08：1、0.1：1，或0.001～0.1：1之间的任意值。
[0038]所述高能球磨的转速为50～1500转/分钟，优选为5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池正极材料，其特征在于，包括正极材料核芯以及包覆于所述正极材料核芯表面的包覆层，所述包覆层包括氟化物和含锂磷酸盐。2.根据权利要求1所述的电池正极材料，其特征在于，所述含锂磷酸盐和氟化物的摩尔比为0.05～50：1。3.根据权利要求1所述的电池正极材料，其特征在于，所述含锂磷酸盐选自Li3PO4或LiPO3，所述氟化物选自LiF、ZrF4、TiF4或MgF2。4.根据权利要求1所述的电池正极材料，其特征在于，所述包覆层包括LiF与Li3PO4、LiF与LiPO3、ZrF4与Li3PO4、ZrF4与LiPO3、TiF4与Li3PO4或TiF4与LiPO3。5.根据权利要求1所述的电池正极材料，其特征在于，所述正极材料核芯包括镍钴锰酸锂Li
a
Ni
x
Co
y
Mn
z
O2，其中0.9≤a≤1.1，0.3≤x≤1，0≤y≤0.4，0≤z≤0.4，且x+y+z＝1；或者，镍钴铝酸锂Li
b
Ni
x
Co
...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱冠男，郝雪蓉，吕菲，徐宁，
申请(专利权)人：天津巴莫科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：