复合正极材料及其制备方法、电池和用电装置制造方法及图纸

本申请公开了一种复合正极材料及其制备方法、电池和用电装置。复合正极材料的制备方法包括：在溶液体系合成正极活性物质前驱体的过程中加入包覆源，得到表面包覆有金属化合物的正极活性物质前驱体；其中，金属化合物包括金属氢氧化物和金属碳酸盐中的至少一种；将表面包覆有金属化合物的正极活性物质前驱体与锂盐混合烧结处理，得到金属氧化物包覆的正极活性物质颗粒。本申请实施例的制备方法不仅可以使金属氧化物均匀稳定地包覆在正极活性物质颗粒表面得到复合正极材料，而且可以使复合正极材料具有较高孔隙率，因而这样的复合正极材料具有很好的充放电倍率性能和循环稳定性。材料具有很好的充放电倍率性能和循环稳定性。材料具有很好的充放电倍率性能和循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
复合正极材料及其制备方法、电池和用电装置


[0001]本申请属于电池材料
，具体涉及一种复合正极材料及其制备方法、电池和用电装置。

技术介绍

[0002]近年，新能源汽车得到蓬勃发展，电池驱动系统是影响新能源汽车性能和成本的主要因素，而二次电池（Rechargeable battery）由于具有能量密度高、记忆效应低、工作电压高等特点，成为当前新能源汽车电池驱动系统中动力电池的首选方案。
[0003]锂离子电池（LIB）作为二次电池中的一种，具备能量密度高、使用寿命长、节能环保等特点。然而锂离子电池的正极活性物质在充放电的循环过程中因结构变化、金属元素腐蚀溶解等因素，容易降低循环寿命和倍率性能，从而影响电池使用。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本申请提供一种复合正极材料及其制备方法、电池和用电装置，旨在解决如何更好地包覆修饰正极活性物质的技术问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种复合正极材料的制备方法，包括：在溶液体系合成正极活性物质前驱体的过程中加入包覆源，得到表面包覆有金属化合物的正极活性物质前驱体；其中，金属化合物包括金属氢氧化物和金属碳酸盐中的至少一种；将表面包覆有金属化合物的正极活性物质前驱体与锂盐混合烧结处理，得到金属氧化物包覆的正极活性物质颗粒。
[0006]通过在溶液体系中正极活性物质前驱体的合成阶段加入包覆源，这样包覆源可以在合成的正极活性物质前驱体表面均匀包覆形成难溶性金属氢氧化物和/或金属碳酸盐，后续和锂盐混合烧结阶段，正极活性物质前驱体和锂盐反应形成正极活性物质颗粒，而金属氢氧化物或金属碳酸盐分解成包覆在正极活性物质颗粒表面的金属氧化物，并溢出二氧化碳或水蒸汽，这样得到的复合正极材料包括正极活性物质颗粒和包覆在正极活性物质颗粒表面的金属氧化物。本申请实施例的制备方法不仅可以使金属氧化物均匀稳定地包覆在正极活性物质颗粒表面，而且具有较高孔隙率，因此在改善复合正极材料表面结构的同时，还可以提高电解液浸润效果，因而这样的复合正极材料具有很好的充放电倍率性能和循环稳定性。
[0007]在一些实施例中，在溶液体系合成正极活性物质前驱体的过程中加入包覆源包括：合成得到的正极活性物质前驱体的体积分布粒度Dv50为1μm~8μm、Dv10为0.05μm~5μm，加入包覆源。
[0008]上述体积分布粒度范围内的正极活性物质前驱体可以是粒度较小的一次颗粒，这样在溶液体系中分散均匀，包覆源可以在该粒度范围内的正极活性物质前驱体一次颗粒表面均匀包覆形成难溶性金属氢氧化物和/或金属碳酸盐。
[0009]在一些实施例中，金属化合物的溶度积常数Ksp≤10
‑
10
。
[0010]包覆源在溶液体系中形成溶度积常数Ksp≤10
‑
10
的金属化合物，这样的金属化合物不易溶解，从而可以很好地包覆在正极活性物质前驱体表面。
[0011]在一些实施例中，金属氢氧化物包括氢氧化钛、氢氧化锌和氢氧化铬中的至少一种；或者，金属碳酸盐包括碳酸锌和碳酸铬中的至少一种。
[0012]上述金属氢氧化物或者金属碳酸盐不易溶解，可以稳定地包覆在正极活性物质前驱体表面，最后对应生成包覆在正极活性物质颗粒表面的氧化钛、氧化锌或氧化铬。同时，这三种金属氧化物的电阻率低，包覆在正极活性物质颗粒表面使形成的复合正极材料具有更好的导电率，从而有利于提高离子传输性能。
[0013]在一些实施例中，金属化合物包括金属氢氧化物，包覆源包括金属氢氧化物、金属氢氧化物中的金属对应的金属卤盐、金属氢氧化物中的金属对应的金属硫酸盐中的至少一种。
[0014]金属氢氧化物中的金属对应的金属卤盐和金属硫酸盐在合成正极活性物质前驱体的溶液体系可以水解形成金属氢氧化物，或者直接加入金属氢氧化物。这样可以在合成的正极活性物质前驱体一次颗粒表面包覆难溶性金属氢氧化物，后续金属氢氧化物经过煅烧分解溢出水蒸汽，从而可以使金属氧化物很好地包覆在正极活性物质颗粒表面。
[0015]在一些实施例中，金属化合物包括金属碳酸盐，包覆源包括金属碳酸盐。
[0016]直接在合成正极活性物质前驱体的溶液体系中加入金属碳酸盐，这样可以在合成的正极活性物质前驱体一次颗粒表面包覆难溶性金属碳酸盐，后续金属碳酸盐经过煅烧分解溢出二氧化碳，在正极活性物质颗粒表面形成金属氧化物。包覆源以金属碳酸盐的形式加入，不仅反应体系稳定，而且可以使金属氧化物更好地包覆在正极活性物质颗粒表面。
[0017]在一些实施例中，正极活性物质颗粒与金属氧化物的质量比为100：（0.1~0.2）。
[0018]以最终形成的复合正极材料中正极活性物质颗粒与金属氧化物的质量比为100：（0.1~0.2）为基准加入包覆源，这样的包覆源加入量，可以使金属氧化物能均匀地包覆正极活性物质颗粒，同时对容量影响小。
[0019]在一些实施例中，正极活性物质前驱体包括三元前驱体。
[0020]溶液体系是三元混合盐溶液体系，在合成三元前驱体的过程中加入包覆源进行包覆，从而可以得到性能更优的复合三元正极材料。
[0021]第二方面，本申请实施例提供一种复合正极材料，包括正极活性物质颗粒以及包覆在正极活性物质颗粒至少一部分表面的金属氧化物，正极活性物质颗粒包括正极活性物质一次颗粒。
[0022]通过在正极活性物质颗粒至少一部分表面包覆金属氧化物，因正极活性物质颗粒包括正极活性物质一次颗粒，因而金属氧化物可以均匀稳定地包覆正极活性物质颗粒表面，以改善复合正极材料表面结构，而且复合正极材料作为二次颗粒使用时即使二次颗粒破碎，因正极活性物质一次颗粒表面也有金属化合物包覆，从而可减少与电解液的接触，减少副反应。因而本申请实施例的复合正极材料具有很好的充放电倍率性能和循环稳定性。
[0023]在一些实施例中，正极活性物质一次颗粒的体积分布粒度Dv50为1μm~8μm，Dv10为0.05μm~5μm。
[0024]金属氧化物包覆在上述体积分布粒度范围内的正极活性物质颗粒一次颗粒表面，不仅使复合正极材料分散性好，而且可以形成表面均匀包覆的复合正极材料。
[0025]在一些实施例中，金属氧化物包括氧化钛、氧化锌和氧化铬中的至少一种。
[0026]通过在正极活性物质颗粒至少一部分表面包覆氧化钛、氧化锌和氧化铬中的至少一种金属氧化物，这三种金属氧化物不仅电阻率低，包覆在正极活性物质颗粒表面使复合正极材料具有很好的导电率，而且可以稳定地包覆正极活性物质颗粒表面，此改善复合正极材料表面结构，从而使复合正极材料具有很好的充放电倍率性能和循环稳定性。
[0027]在一些实施例中，正极活性物质颗粒与金属氧化物的质量比为100：（0.1~0.2）。
[0028]金属氧化物以上述质量比包覆在正极活性物质颗粒表面，不仅可以使金属氧化物能均匀地包覆正极活性物质颗粒，同时对容量影响小。
[0029]在一些实施例中，复合正极材料由本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括：在溶液体系合成正极活性物质前驱体的过程中加入包覆源，得到表面包覆有金属化合物的正极活性物质前驱体；其中，所述金属化合物包括金属氢氧化物和金属碳酸盐中的至少一种；将所述表面包覆有金属化合物的正极活性物质前驱体与锂盐混合烧结处理，得到金属氧化物包覆的正极活性物质颗粒。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在溶液体系合成正极活性物质前驱体的过程中加入包覆源包括：合成得到的所述正极活性物质前驱体的体积分布粒度Dv50为1μm~8μm、Dv10为0.05μm~5μm，加入所述包覆源。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属化合物的溶度积常数Ksp≤10
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。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属氢氧化物包括氢氧化钛、氢氧化锌和氢氧化铬中的至少一种；或者，所述金属碳酸盐包括碳酸锌和碳酸铬中的至少一种。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述金属化合物包括所述金属氢氧化物，所述包覆源包括所述金属氢氧化物、所述金属氢氧化物中的金属对应的金属卤盐、所述金属氢氧化物中的金属对应的金属硫酸盐中的至少一种。6.如权利要求1
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4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述金属化合物包括所述金属碳酸盐，所述包覆源包括所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：方小明，吴燕英，王星会，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：