镍酸锂正极复合材料及其制备方法和应用技术

本申请提供一种镍酸锂正极复合材料及其制备方法和应用，镍酸锂正极复合材料包括内核和外壳，内核包括镍酸锂正极活性材料；外壳包覆于内核的外表面，外壳包括分子筛。外壳的分子筛能够对内核起到保护支撑作用，有利于避免由于镍酸锂正极活性材料在充放电过程中镍酸锂正极活性材料的晶格畸变和结构塌陷而导致的放电容量降低和循环稳定性差等缺点，本申请提供的镍酸锂正极复合材料具有更低的残碱值、更高的循环稳定性、更高的安全性能和更高充放电容量。电容量。电容量。

【技术实现步骤摘要】
镍酸锂正极复合材料及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及电池
，特别涉及一种镍酸锂正极复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着人类社会的不断发展，人们对能源的过度开发使用，使得能源短缺，同时也对自然环境造成了极大的破坏，由此迫切需要找到一种新型的、廉价的、储能效率高的、环境友好的电池材料。七十年代能源危机以来，以锂与过渡金属化合物为储能材料的新型电池登上历史舞台，与过去的二次电池相比，锂离子二次电池拥有电压高、能力密度大、循环性能好等突出优点，而锂离子电池的性能很大程度上更取决于正极材料。现有的正极材料如镍酸锂存在循环稳定性差、容量低和倍率性能低的问题，影响了锂离子二次电池性能的提升。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种具有较高循环稳定性、较高容量及较高安全性能的镍酸锂正极复合材料及其制备方法和应用。
[0004]第一方面，本申请提供一种镍酸锂正极复合材料，所述镍酸锂正极复合材料包括内核和外壳，所述内核包括镍酸锂正极活性材料；所述外壳包覆于所述内核的外表面，所述外壳包括分子筛。
[0005]本申请中，外壳能够对内核起到保护支撑作用，一方面，外壳将内核与外界隔离，外壳保护了内核的内部结构且减少了内核表面的副反应的发生，提高了内核的稳定性，外壳的设置还能降低镍酸锂正极复合材料的残碱值，提高了镍酸锂正极复合材料的加工性能。另一方面，外壳包括分子筛，分子筛能够吸附环境中的水分及充放电过程中的气体，以防止环境中的水分侵蚀内核且提高电池的安全性能，起到提高镍酸锂正极复合材料表界面稳定性、提高镍酸锂正极复合材料循环性能的作用。分子筛包覆镍酸锂正极活性材料也提高了镍酸锂正极复合材料整体的热稳定性，分子筛能够更好地对镍酸锂正极活性材料起到保护支撑作用，以提高镍酸锂正极复合材料的充放电容量及循环稳定性。
[0006]在一实施方式中，所述内核还包括金属元素，所述金属元素掺杂于所述镍酸锂正极活性材料。
[0007]在一实施方式中，所述金属元素包括Ni、Mn、Co、Mg、Zr、Ti、Al、Nb和Sr中的至少一种。
[0008]在一实施方式中，所述内核的粒径D50为0.2μm
‑
5μm。
[0009]在一实施方式中，所述外壳与所述内核的质量比为(5
‑
15)∶1。
[0010]在一实施方式中，所述金属元素占所述内核的质量的5％
‑
20％。
[0011]在一实施方式中，所述分子筛包括沸石分子筛。
[0012]在一实施方式中，所述沸石分子筛包括Beta型、ZMS
‑
5型、MCM
‑
22型、MCM
‑
41型、
SAPO
‑
34型、SSZ
‑
13型或Y型分子筛中的至少一种。
[0013]在一实施方式中，所述分子筛的孔径大于或等于2nm。
[0014]第二方面，本申请提供一种镍酸锂正极复合材料的制备方法，所述镍酸锂正极复合材料的制备方法包括：
[0015]将镍源、金属源和沉淀剂与络合剂混合，获得混合溶液；
[0016]向所述混合溶液加入分子筛，过滤获得固体Ⅰ；
[0017]将所述固体I与锂源混合，研磨，在氧化性气氛下加热，获得固体Ⅱ；
[0018]控制反应压强大于一个标准大气压，在氧化性气氛下加热所述固体Ⅱ，获得所述镍酸锂正极复合材料。
[0019]本申请提供的镍酸锂正极复合材料的制备方法所制备的镍酸锂正极复合材料，形貌较好、残碱值较低、包覆均匀。
[0020]在一实施方式中，所述在氧化性气氛下加热所述固体Ⅰ，获得固体Ⅱ包括：在氧化性气氛、第一温度下加热所述固体Ⅰ和锂源，获得固体Ⅱ'；在氧化性气氛、第二温度下加热所述固体Ⅱ'，获得固体Ⅱ；其中，所述第二温度大于所述第一温度。
[0021]在一实施方式中，所述将镍源、金属源和沉淀剂与络合剂混合，获得混合溶液包括：在20℃
‑
80℃、搅拌速率为200rpm
‑
2000rpm的条件下混合。
[0022]在一实施方式中，所述络合剂溶液的浓度为0.01mol/L
‑
10mol/L。
[0023]在一实施方式中，所述第一温度为550℃
‑
650℃，所述第二温度为680℃
‑
800℃。
[0024]在一实施方式中，所述控制反应压强大于一个标准大气压，在氧化性气氛下加热所述固体Ⅱ，获得所述镍酸锂正极复合材料中，所述反应压强为0.12MPa
‑
0.30MPa，所述加热温度为680℃
‑
800℃。
[0025]第三方面，本申请提供一种正极极片，所述正极极片包括如上所述的镍酸锂正极复合材料，或包括如上所述的镍酸锂正极复合材料的制备方法制备得到的镍酸锂正极复合材料。
[0026]第四方面，本申请提供一种二次电池，所述二次电池包括负极极片、隔膜和如上所述的正极极片。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图进行说明。
[0028]图1是本申请一实施方式提供的镍酸锂正极复合材料的示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]本文中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0031]此外，本文中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的结构示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据结构所放置的方位的变化而相应地发生变化。
[0032]为方便理解，下面先对本申请实施例所涉及的英文简写和有关技术术语进行解释和描述。
[0033]锂离子二次电池是一种绿色环保的新型二次电池，被广泛应用于数码类产品、电动车等领域。锂离子二次电池的正极材料是锂离子二次电池的重要组成部分，正极材料决定了锂离子二次电池的能量密度、寿命和安全性等指标。正极材料的性能直接影响了锂离子二次电池的各项性能指标，在锂离子二次电池中占据核心地位。在选用镍酸锂(LiNiO2)作为正极活性材料时，镍酸锂在脱锂状态下的层状结构化学稳定性差，在制备过程和循环过程中Ni
2+
容易迁移到Li
+
位上造成阳离子混排现象，Li
+
/Ni
2+
混排可能会导致镍酸锂的层状结构局部塌陷，使得其容量减小、循环稳定性下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍酸锂正极复合材料，其特征在于，所述镍酸锂正极复合材料包括：内核，所述内核包括镍酸锂正极活性材料；外壳，所述外壳包覆于所述内核的外表面，所述外壳包括分子筛。2.根据权利要求1所述的镍酸锂正极复合材料，其特征在于，所述内核还包括金属元素，所述金属元素掺杂于所述镍酸锂正极活性材料，所述金属元素包括Ni、Mn、Co、Mg、Zr、Ti、Al、Nb和Sr中的至少一种。3.根据权利要求2所述的镍酸锂正极复合材料，其特征在于，所述外壳的厚度为300nm
‑
500nm；和/或所述内核的粒径D50为0.2μm
‑
5μm；和/或所述外壳与所述内核的质量比为(5
‑
15)∶1；和/或所述金属元素占所述内核的质量的5％
‑
20％。4.根据权利要求1所述的镍酸锂正极复合材料，其特征在于，所述分子筛包括沸石分子筛，所述沸石分子筛包括Beta型、ZMS
‑
5型、MCM
‑
22型、MCM
‑
41型、SAPO
‑
34型、SSZ
‑
13型或Y型分子筛中的至少一种；和/或所述分子筛的孔径大于或等于2nm。5.一种镍酸锂正极复合材料的制备方法，其特征在于，所述镍酸锂正极复合材料的制备方法包括：将镍源、金属源和沉淀剂与络合剂混合，获得混合溶液；向所述混合溶液加入分子筛，过滤获得固体Ⅰ；将所述固体I与锂源混合，研磨，在氧化性气氛下加热，获得固体Ⅱ；控制反应压强大于一个标准大气压，在氧化性气氛下加热所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳平，万远鑫，冯泽，李意能，田赛华，
申请(专利权)人：佛山市德方纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：