一种核壳结构三元正极材料及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种核壳结构三元正极材料及其制备方法和锂离子电池，涉及锂离子电池材料技术领域，该核壳结构三元正极材料包括核层和壳层，壳层包括成膜包覆层和岛状包覆层，成膜包覆层为富镍三元水洗废液中的三元微粉包覆而成，岛状包覆层是由金属盐溶液与核层和成膜包覆层上的残锂反应获得的。本发明专利技术采用二次包覆，使一次包覆可能存在的包覆露点在二次包覆中得以填充，包覆层更加致密均匀，包覆效果更佳。本发明专利技术实现了富镍三元水洗废液的回收再利用，避免了废液处理过程中的经济损失和资源浪费，获得的核壳结构三元正极材料具有稳定的包覆壳层，兼顾了导离子性能和一定的导电性能，且循环性能和倍率性能优异。且循环性能和倍率性能优异。且循环性能和倍率性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构三元正极材料及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料
，具体而言，涉及一种核壳结构三元正极材料及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]富镍层状材料是目前最广泛使用的先进锂离子电池正极之一。增加层状正极材料中的镍含量可以提供高容量，但富镍正极材料的化学不稳定，表面会与水分或空气反应，在表面形成残留的锂化合物。这些锂化合物在电池循环过程中与电解液反应产生气体，这会导致电池膨胀等安全问题，存在着火和爆炸的潜在风险。目前已经有大量研究通过使用各种溶剂(例如水、乙醇和聚苯胺)来去除残留的锂化合物。其中，廉价高效的水洗工艺得到了电池企业的认可并在实践中得到应用。一些研究表明，在水洗后富镍正极材料在高温储存下可有效减少气体产生。
[0003]然而，水洗工艺对纯水消耗量巨大，且需要对产生的废液严格处理后才能排出，在目前工业富镍三元水洗工序废水主要成分为尖晶石/页岩相的三元正极微粉、LiOH、Li2CO3和极少微量的金属元素，现有工艺在对工业富镍三元水洗工序废水进行处理时，无法有效对工业富镍三元水洗工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构三元正极材料，其特征在于，其包括核层和壳层，所述核层的通式为LiNi
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
O2，0.3≤x<1，y>0，且1
‑
x
‑
y>0，所述壳层包括成膜包覆层和岛状包覆层，所述成膜包覆层包覆于所述核层的表面，所述岛状包覆层包覆于所述成膜包覆层的表面；所述成膜包覆层为三元微粉，其通式为LiNi
a
Co
b
Mn
(1
‑
a
‑
b)
O2，其中0.7≤a<1，b>0，且1
‑
a
‑
b>0；所述岛状包覆层是由金属盐溶液与所述核层和所述成膜包覆层上的残锂反应获得的。2.根据权利要求1所述的核壳结构三元正极材料，其特征在于，所述核层和所述壳层的质量百分比为99％
‑
99.95％：0.05％
‑
1％；优选地，所述壳层中所述膜包覆层和岛状包覆层的质量百分比为20％
‑
40％：60％
‑
80％。3.根据权利要求1所述的核壳结构三元正极材料，其特征在于，所述金属盐溶液包括铁溶液、钴溶液、锰溶液、锆溶液、铝溶液、钛溶液、钨溶液和铌溶液中的至少一种；优选地，所述金属盐溶液中任意一种的质量浓度均为1％
‑
30％；优选地，所述金属盐溶液包括铁溶液、钴溶液和锰溶液，所述岛状包覆为富钴锰锂化合物和磷酸铁锂；优选地，所述铁溶液包括硝酸亚铁、硫酸铁和氯化铁中的至少一种；所述钴溶液包括硝酸钴、硫酸钴和氯化钴中的至少一种；所述锰溶液包括硝酸锰、硫酸锰和氯化锰中的至少一种；优选地，所述富钴锰锂化合物的通式为LiCo
c
Mn
(1
‑
c)
O2，其中0.2≤c<1，1
‑
c>0。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述的核壳结构三元正极材料的制备方法，其特征在于，其包括：(1)将富镍三元水洗废液搅拌，减压蒸馏，获得三元悬浊液，加入分散剂以获得三元分散液，其中，所述富镍三元水洗废液中的主要成分为三元微粉，所述三元微粉的通式为LiNi
a
Co
b
Mn
(1
‑
a
‑
b)
O2，其中0.7≤a<1，b>0，且1
‑
a
‑
b>0；(2)将所述三元分散液包覆于三元基材上形成成膜包覆层，得到中间体；所述三元基材的通式为LiNi
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
O2，0.3≤x<1，y...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文誉，李长东，阮丁山，刘伟健，陈喜，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：