正极材料、正极材料的制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术实施例公开了一种正极材料、正极材料的制备方法和锂离子电池，该方法包括：将锰盐溶液与高镍三元前驱体材料混合搅拌，得到混合浆料；将混合浆料与碱液混合搅拌，经抽滤、洗涤和干燥处理后得到含包覆层前体的高镍三元前驱体材料；将含包覆层前体的高镍三元前驱体材料与锂源混合处理，得到第一混合物料；对第一混合物料进行第一烧结处理，得到具有第一包覆层的正极材料。由此，本发明专利技术实施例的技术方案能够提升高镍正极材料的循环性能和热稳定性，提高电池的放热触发温度，减少放热量，提高电池的安全性。电池的安全性。电池的安全性。

【技术实现步骤摘要】
正极材料、正极材料的制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种正极材料、正极材料的制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池发展至今，因其具有比容量高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、环境友好等优点，广泛应用于多种领域中。高镍三元材料因其具备高容量、低阻抗、高导电性等优点，越来越多地应用到锂电池的正极中。但是高镍三元材料结构稳定性差，电池在循环过程中会出现过渡金属离子溶出的现象，从而增大正极材料的界面阻抗，造成高镍三元材料电池的容量和倍率性能的降低、循环性能变差、热失控等问题。目前对高镍三元材料的包覆方法通常采用干法包覆金属氧化物的方法，难以做到均匀包覆，致使材料出现常温、高温循环变差、结构坍塌等问题，不能解决高镍三元材料稳定性差的问题，难以满足电池安全性能要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例的目的在于提供一种正极材料、正极材料的制备方法和锂离子电池，能够改善现有技术中存在的上述至少部分缺陷。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供一种正极材料的制备方法，所述方法包括如下的步骤：将锰盐溶液与高镍三元前驱体材料混合搅拌，得到混合浆料；将所述混合浆料与碱液混合搅拌，所述碱液与所述混合浆料中的所述锰盐发生沉淀反应，沉淀在高镍三元前驱体材料表面，经抽滤、洗涤和干燥处理后得到含包覆层前体的高镍三元前驱体材料；将所述含包覆层前体的高镍三元前驱体材料与锂源混合处理，得到第一混合物料；以及，对第一混合物料进行第一烧结处理，得到具有第一包覆层的正极材料。
[0005]在部分实施例中，所述方法还包括：在所述第一包覆层外包覆第二包覆层，其中，所述第二包覆层包括磷酸铁锂。
[0006]在部分实施例中，在所述第一包覆层外包覆第二包覆层包括如下的步骤：将所述具有第一包覆层的正极材料与铁源、磷源混合处理，得到第二混合物料；以及，对所述第二混合物料进行第二烧结处理，得到具有第二包覆层的正极材料。
[0007]在部分实施例中，所述第二烧结处理在纯氮气氛下进行。
[0008]在部分实施例中，所述第二烧结处理包括预烧和烧结；在第二烧结处理的预烧前向所述第二混合物料中加入还原剂；所述第二烧结处理的烧结温度为700～750℃，时间为20～25小时。
[0009]在部分实施例中，所述铁源包括氧化铁，所述磷源包括磷酸二氢锂；所述磷酸二氢锂与所述氧化铁的摩尔比为1:0.9～1:0.95。
[0010]在部分实施例中，所述高镍三元前驱体材料为Ni
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
(OH)2，其中，0.8≤x≤0.95，0.05≤y≤0.1；将所述具有第一包覆层的正极材料与铁源、磷源混合处理时，所述
具有第一包覆层的正极材料在所述第二混合物料中的质量百分比为2.8％～4.5％。
[0011]在部分实施例中，所述高镍三元前驱体材料为Ni
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
(OH)2或Ni
x
Co
y
Al
(1
‑
x
‑
y)
(OH)2，其中，0.8≤x≤0.95，0.05≤y≤0.1。
[0012]在部分实施例中，所述锰盐包括硫酸锰、氯化锰或者硝酸锰中的至少一种；所述锰盐溶液的浓度为10.0～15.0wt％。
[0013]在部分实施例中，所述将锰盐溶液与高镍三元前驱体材料混合搅拌的温度为25～35℃，时间为30
‑
50分钟。
[0014]在部分实施例中，将所述混合浆料与碱液混合搅拌的温度为45～55℃，时间为1.5～2.5小时；所述沉淀反应时的pH值为10.1～10.8；所述洗涤包括洗涤至滤液pH值为6～7；所述干燥处理包括在90～120℃下真空干燥10～15小时。
[0015]在部分实施例中，所述锂源包括氢氧化锂的含水化合物；将所述含包覆层前体的高镍三元前驱体材料与锂源混合处理的时间为60～80分钟。
[0016]在部分实施例中，所述高镍三元前驱体材料为Ni
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
(OH)2，其中，0.8≤x≤0.95，0.05≤y≤0.1；将所述含包覆层前体的高镍三元前驱体材料与锂源混合处理时，所述含包覆层前体的高镍三元前驱体材料中Ni、Co、Mn的摩尔量之和与锂的摩尔量的比例为1:1.05～1:1.1。
[0017]在部分实施例中，所述第一烧结处理在纯氧气氛下进行。
[0018]在部分实施例中，所述第一烧结处理包括预烧和烧结；其中，所述第一烧结处理的预烧温度为450～550℃，时间为4.5～5.5小时；所述第一烧结处理的烧结温度为700～750℃，时间为20～25小时。
[0019]第二方面，本专利技术实施例还提供一种正极材料，所述正极材料是通过如第二方面所述的方法制备得到的。
[0020]第三方面，本专利技术实施例还提供一种正极材料，所述正极材料包括内核和第一包覆层，所述第一包覆层包覆于所述内核的至少部分表面，所述内核包括高镍三元前驱体材料，所述第一包覆层包括锰酸锂。
[0021]在部分实施例中，所述正极材料还包括第二包覆层，所述第二包覆层包覆于所述第一包覆层的至少部分表面，所述第二包覆层包括磷酸铁锂。
[0022]第四方面，本专利技术实施例还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池的正极包括如第二方面所述的正极材料，或者，所述锂离子电池的正极包括如第三方面所述的正极材料。
[0023]本专利技术实施例提供了一种正极材料、正极材料的制备方法和锂离子电池，通过采用结构稳定性更强的锰系材料包覆高镍三元前驱体材料，经过烧结后在高镍三元前驱体材料表层形成稳定的锰酸锂第一包覆层，可以改善高镍正极材料循环性能差的问题，同时正极材料的热稳定性也能够得到一定的提升。本专利技术部分实施例还进一步提出将具有锰酸锂包覆层的高镍三元前驱体材料与磷源和铁源均匀混合后再次进行干法包覆烧结，进一步在第一包覆层的表层形成磷酸铁锂第二包覆层，由此能够进一步提高高镍正极材料的循环性能并使正极材料的热稳定性可以得到较大的提升，提高电池的放热触发温度，减少放热量，提高电池的安全性。
附图说明
[0024]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0025]图1是本专利技术一个实施例的正极材料的制备方法的流程示意图；
[0026]图2是本专利技术另一个实施例的正极材料的制备方法的流程示意图；
[0027]图3是本专利技术一个实施例的在第一包覆层外包覆第二包覆层的流程示意图；
[0028]图4是本专利技术的实施例1、实施例2、对比例1和对比例2得到的正极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将锰盐溶液与高镍三元前驱体材料混合搅拌，得到混合浆料；将所述混合浆料与碱液混合搅拌，所述碱液与所述混合浆料中的所述锰盐发生沉淀反应，沉淀在高镍三元前驱体材料表面，经抽滤、洗涤和干燥处理后得到含包覆层前体的高镍三元前驱体材料；将所述含包覆层前体的高镍三元前驱体材料与锂源混合处理，得到第一混合物料；以及对第一混合物料进行第一烧结处理，得到具有第一包覆层的正极材料。2.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第一包覆层外包覆第二包覆层，其中，所述第二包覆层包括磷酸铁锂。3.根据权利要求2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，在所述第一包覆层外包覆第二包覆层包括：将所述具有第一包覆层的正极材料与铁源、磷源混合处理，得到第二混合物料；以及对所述第二混合物料进行第二烧结处理，得到具有第二包覆层的正极材料。4.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述第二烧结处理在纯氮气氛下进行。5.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述第二烧结处理包括预烧和烧结；在第二烧结处理的预烧前向所述第二混合物料中加入还原剂；所述第二烧结处理的烧结温度为700～750℃，时间为20～25小时。6.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述铁源包括氧化铁，所述磷源包括磷酸二氢锂；所述磷酸二氢锂与所述氧化铁的摩尔比为1:0.9～1:0.95。7.根据权利要求3所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述高镍三元前驱体材料为Ni
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
(OH)2，其中，0.8≤x≤0.95，0.05≤y≤0.1；将所述具有第一包覆层的正极材料与铁源、磷源混合处理时，所述具有第一包覆层的正极材料在所述第二混合物料中的质量百分比为2.8％～4.5％。8.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述高镍三元前驱体材料为Ni
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
(OH)2或Ni
x
Co

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：上海桔晟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：