一种改性LNCM712三元正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性LNCM712三元正极材料及其制备方法，涉及锂离子电池技术领域，是将Ni2P包覆的NCM712三元前驱体与锂源共混后煅烧，得到Ni2P掺杂的LNCM712三元正极材料，然后再在其表面包覆一层Bi2MoO6，即得。本发明专利技术可有效改善LNCM712正极材料在高电压充放电环境下的结构稳定性，降低材料在低温条件下充放电过程中的阻抗，提高锂离子电池的循环性能和低温性能。该法工艺流程简单，成本低，易于实现产品的产业化。品的产业化。品的产业化。

【技术实现步骤摘要】
一种改性LNCM712三元正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种改性LNCM712三元正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为新一代绿色材料，具有高能量密度、循环寿命长、无记忆效用等众多优点，近年来应用领域也不断扩大，尤其是电动汽车的快速发展和需求量不断增长，带动了锂离子电池的快速发展。
[0003]在新能源电动汽车领域，三元材料锂离子电池由于安全性能好、成本低而大量应用于电动汽车。目前，三元正极材料主要由一次纳米离子团聚而成的二次球颗粒，电池在充、放电过程中锂离子的脱嵌正极材料体积会发生一定程度地收缩膨胀，且随着充放电程度的加剧和循环次数的增加，材料的体积变化也会加剧，这就导致以下问题：1.由于一次纳米粒子之间存在晶界，导致在充放电过程中晶界与晶界之间会出现裂纹，严重影响材料电性能的发挥；2.在电池的制造过程中，二次球颗粒易被压碎，加剧材料与电解液的界面反应，导致材料的电性能和安全性能严重恶化。
[0004]将常规团聚型镍钴锰三元材料颗粒单晶化可以解决以上问题，单晶型镍钴锰三元材料为单个或数个一次颗粒组成，由于单晶颗粒本身的颗粒强度大，在电池极片辊压过程中能保持晶粒完整，并能耐受充放电过程中体积变化产生的机械应力，即使在高电压下工作仍能保持较小的体积变化。但现如今，随着技术的不断发展，用户体验不仅对锂电池的循环性能提出了更高的要求，在恶劣天气下的使用能力也成为了人们重要的考量。在寒冷地区，温度较低，导致电池内阻急剧增加，放电损失严重，电池充电析锂窗口减小，稍大的充电电流就可能造成析锂，析出的金属锂枝晶可能会刺穿隔膜，影响电芯安全性能。对车用动力电池来说，低温性能不佳会导致车辆启动困难，行驶距离严重缩减等问题。目前，提升电池低温性能最简洁有效的办法就是开发一款能够降低低温直流阻抗(DCR)的三元单晶材料，改善电池的低温充放电性能和循环性能。

技术实现思路

[0005]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种改性LNCM712三元正极材料及其制备方法，在不影响三元正极材料结构的基础上，降低其低温直流阻抗，提高材料的电性能和安全性能。
[0006]本专利技术提出的一种改性LNCM712三元正极材料，是将Ni2P包覆的NCM712三元前驱体与锂源共混后煅烧，得到Ni2P掺杂的LNCM712三元正极材料，然后再在其表面包覆一层Bi2MoO6，即得。
[0007]本专利技术还提出了上述改性LNCM712三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将镍源、钴源、锰源、尿素、磷源溶解于去离子水中，然后转移至高压反应釜中进行水热反应；
[0009]S2、将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，得到Ni2P包覆的NCM712三元前驱体；
[0010]S3、将Ni2P包覆的NCM712三元前驱体与锂源混合，在氧气气氛下煅烧，破碎，得到Ni2P掺杂的LNCM712三元正极材料—LNCM/Ni2P正极材料；
[0011]S4、将LNCM/Ni2P正极材料和Bi2MoO6混合，在氧气气氛下煅烧，破碎，过筛，得到Bi2MoO6包覆的LNCM/Ni2P正极材料—LNCM/Ni2P@Bi2MoO6正极材料。
[0012]优选地，S1中，按照Li：Ni：Co：Mn：P元素的摩尔比为(10.1
‑
10.7)：(7.1
‑
7.2)：1：2：(0.05
‑
0.1)来称取各原料溶解于去离子水中。
[0013]优选地，S1中，Ni、Co、Mn元素的摩尔总量与尿素的摩尔比为1：(0.8
‑
1.2)；反应体系中，尿素的浓度为0.2
‑
0.3mol/L。
[0014]优选地，所述镍源、钴源、锰源为对应金属的硫酸盐、乙酸盐、硝酸盐、氯化物、草酸盐中的一种或几种；
[0015]所述锂源为氢氧化锂、氯化锂、乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂中的一种或几种；
[0016]所述磷源为次亚磷酸钠。
[0017]优选地，S1中，水热反应温度为100
‑
150℃，反应时间为5
‑
20h。
[0018]优选地，S3中，煅烧操作如下：于600
‑
900℃煅烧6
‑
12h，然后降温至380
‑
420℃保温3
‑
6h退火处理。
[0019]优选地，S3中，破碎得到颗粒尺寸在2.0
‑
6.5μm的LNCM/Ni2P正极材料。
[0020]优选地，S4中，Bi2MoO6为纳米片状结构，尺寸为80
‑
150nm；Bi2MoO6的用量为LNCM/Ni2P正极材料质量的0.05
‑
1％。
[0021]优选地，S4中，煅烧操作如下：于300
‑
500℃下煅烧3
‑
6h。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在以下几个方面：
[0023]1、本专利技术采用一步合成法制备Ni2P包覆的NCM712三元前驱体，包覆层均匀，且可稳定存在。Ni2P包覆可以很好地调控三元前驱体的颗粒尺寸，使材料粒径均匀分布，在后续烧结过程中，可有效提升材料的压实密度，避免晶界间裂纹的产生，使得材料结构更加稳定，进而提高锂离子电池的循环性能。
[0024]2、采用纳米片状Bi2MoO6离子导体进行包覆，可以改善三元材料表面锂离子扩散，减小阻抗，从而提升容量。
[0025]3、Ni2P与Bi2MoO6形成复合物包覆在材料表面，可以保护三元材料表面免受电解液的侵蚀，同时抑制高活性的Ni
4+
氧化电解液；包覆层材料还可以进一步注入粒子的晶界和空隙空间，进一步优化性能。
[0026]本专利技术制备工艺流程简单、易于实施、成本低，易于实现产品的产业化。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例1中制备的改性LNCM712三元正极材料的扫描电镜图；
[0028]图2为本专利技术实施例1中制备的改性LNCM712三元正极材料与对比例中制备的未改性LNCM712三元正极材料在0.2C、0.33C、1C的循环性能图。
具体实施方式
[0029]为了便于理解本专利技术，下面将结合具体的实施例对本专利技术进行更全面的描述。但
是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使本专利技术的公开内容理解得更加透彻全面。
[0030]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0031]需要说明的是，以下实施例和对比例中采用的电池是以对应实施例或对比例中制备的材料为正极材料，以电池级锂片为负极材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性LNCM712三元正极材料，其特征在于，是将Ni2P包覆的NCM712三元前驱体与锂源共混后煅烧，得到Ni2P掺杂的LNCM712三元正极材料，然后再在其表面包覆一层Bi2MoO6，即得。2.如权利要求1所述的改性LNCM712三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将镍源、钴源、锰源、尿素、磷源溶解于去离子水中，然后转移至高压反应釜中进行水热反应；S2、将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，得到Ni2P包覆的NCM712三元前驱体；S3、将Ni2P包覆的NCM712三元前驱体与锂源混合，在氧气气氛下煅烧，破碎，得到Ni2P掺杂的LNCM712三元正极材料—LNCM/Ni2P正极材料；S4、将LNCM/Ni2P正极材料和Bi2MoO6混合，在氧气气氛下煅烧，破碎，过筛，得到Bi2MoO6包覆的LNCM/Ni2P正极材料—LNCM/Ni2P@Bi2MoO6正极材料。3.根据权利要求2所述的改性LNCM712三元正极材料的制备方法，其特征在于，S1中，按照Li：Ni：Co：Mn：P元素的摩尔比为(10.1
‑
10.7)：(7.1
‑
7.2)：1：2：(0.05
‑
0.1)来称取各原料溶解于去离子水中。4.根据权利要求2或3所述的改性LNCM712三元正极材料的制备方法，其特征在于，S1中，Ni、Co、Mn元素的摩尔总量与尿素的摩尔比为1：(0.8
‑
1.2)；反应体系中，尿素的浓度为0.2
‑
0.3mol/L。5.根据权利要求2
‑
4任一项所述的改性LNCM712三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文婷，高明昊，高玉仙，李道聪，杨茂萍，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：