包覆结构正极材料及其制备方法技术

本申请公开了一种包覆结构正极材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
包覆结构正极材料及其制备方法、正极片和二次电池


[0001]本申请属于锂二次电池领域，具体涉及一种包覆结构正极材料及其制备方法
、
正极片和二次电池
。

技术介绍

[0002]锂电池正极材料，尤其是高镍三元
NCM/NCA
材料，由于其表面反应后残留的碱性化合物
(
如
LiOH
和
Li2CO3)
含量较高，严重影响正极材料尤其是高镍三元材料的空气稳定性及其制浆与涂布过程中的加工性能，一般需要严苛的加工环境露点控制
。
同时，过多的残留碱性化合物也会影响电池的安全与循环性能，尤其是增加正极材料与电解液界面的副反应，引起电解液分解和产气，从而引起电池安全问题，而且循环性能降低
。
[0003]目前业内针对这一问题主要采用优化烧结工艺
、
降低
Li
和金属的投料比
、
水洗或者醇洗加弱酸处理进行清洗处理的方式
。
但是在实际应用中发现，该些现有方法虽然有一定的改善效果，但是不理想，而且会带来其它问题
。
具体表现为：
[0004]优化烧结工艺来降低碱性杂质，一般改善程度有限，效果不明显，性价比不高
。
降低
Li
和金属的投料比，会导致可逆容量偏低，且调控区间有限
。
水洗包覆工艺会增加正极材料的比表面积，增加正极材料与电解液的副反应，由于
Li
+
/H
+
离子交换牺牲了材料电化学性能，使得容量降低，循环变差，尤其是对于
Ni
含量超过
85
％的高镍
NCM/NCA
，另外废液处理也是不小的成本
。
而醇洗加弱酸处理，如有机弱酸或无机弱酸与正极材料混合后离心除去清洗溶剂，尽管可以更好的控制碱性去除的程度，但是对于正极材料尤其是
Ni
含量摩尔分数超过
85
％的高镍材料而言，醇类的活性氢也会和结构
Li+
发生离子交换，带来一定的副反应，如比表面积增加，循环性能下降
。
[0005]目前也出现采用杂多酸盐直接正极材料进行包覆处理，或进一步烧结处理，但是该方法对降低正极材料特别是高镍正极材料的残碱没有帮助
。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种包覆结构正极材料及其制备方法，以解决现有正极材料由于含有残碱而导电解液分解和产气等不良现象发生的技术问题
。
[0007]本申请的另一目的在于提供一种正极片和含有正极片的二次电池，以解决现有二次电池存在循环性能和安全性不理想的技术问题
。
[0008]为了实现上述申请目的，本申请的一方面，提供了一种包覆结构正极材料
。
本申请包覆结构正极材料包括正极材料颗粒，在正极材料颗粒的表面还包覆有包覆层，包覆层含杂多酸锂盐，杂多酸锂盐由杂多酸与正极材料颗粒的原正极材料的表面残碱中和反应生成
。
本申请包覆结构正极材料的包覆层所含的杂多酸锂盐是直接与正极材料的表面残余碱中和反应生成的杂多酸锂盐，因此，正极材料表面残留的碱性化合物被中和除去，有效降低正极材料颗粒的残碱含量或消除残碱，从而有效提高了正极材料颗粒与电解液界面的稳定
性，降低或避免电解液的分解和产气
。
中和生成的含杂多酸锂盐直接在包覆被中和处理后的正极材料颗粒表面，因此，一方面起到保护包覆功能层的作用，降低或避免正极材料颗粒直接与电解液接触，从而降低或避免电解液的分解和产气；另一方面包覆层所具有的力学性能提高了本申请包覆结构正极材料的结构稳定性；第三方面，含有杂多酸锂盐的包覆层提升了包覆结构正极材料离子导电率和电子导电率
。
因此，本申请包覆结构正极材料通过包覆层和正极材料颗粒之间的增效作用，具有优异的循环性能和倍率性能，而且安全性好
。
[0009]进一步地，杂多酸锂盐包括
Li
u
A
w
B
x1
B'
y1
O
z1
；其中，所述
Li
u
A
w
B
x1
B'
y1
O
z1
中的
A
为
P、As、Sn、Sb、S、I、Al、Ga、Cr、Fe、Co、Mn、Ni、Cu、Te、B、Nb、Ta、Ge、Ce
中的任一种元素，所述
B
和
B'
不相同的为
W、Mo、V
中的任一种元素；
0.5≤u≤30
，
0.5≤w≤2
，
1≤x1≤24
，
0≤y1≤24
，
20≤z1≤80。
通过对杂多酸种类的选择和控制，一方面能够更有效的中和除去正极材料颗粒的原正极材料所含的残碱化合物，进一步降低正极材料颗粒的副作用，提高其与电解液界面的稳定性；另一方面提高包覆层的力学性能和电化学性能，提高包覆结构正极材料的结构稳定性和循环性能以及倍率性能
。
[0010]进一步地，杂多酸锂盐在包覆结构正极材料中的重量含量百分比为
0.01
‑
3.0
％
。
该范围含量的杂多酸锂盐一方面能够充分的中和正极材料颗粒的原正极材料所含的残碱，降低正极材料颗粒的副作用；另一方面提高包覆层的力学性能和电化学性能，从而提高包覆结构正极材料的结构稳定性和循环性能以及倍率性能
。
[0011]进一步地，包覆层为全包覆
。
控制包覆层为全包覆，提高包覆层的力学性能和电化学性能
。
[0012]进一步地，正极材料颗粒的正极材料包括
Li
a
Ni
x2
Co
y2
Mn
z2
O2；其中，化学式
Li
a
Ni
x2
D
y2
D
’
z2
O2中
D
和
D'
不相同的为
Co、Mn、Al、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、La、Ce
中的任一种元素；
0.8≤a≤1.2
，
x2≥0.8
，0＜
y2≤0.2
，0＜
z2≤0.2
，
x2+y2+z2
＝
1。
该些正极材料具有高的容量，赋予包覆结构正极材料高的容量，而且在包覆层的作用，其副作用小，其提高其与电解液界面的稳定性
。
[0013]本申请的另一方面，提供了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种包覆结构正极材料，包括正极材料颗粒，其特征在于：在所述正极材料颗粒的表面还包覆有包覆层，所述包覆层含杂多酸锂盐，所述杂多酸锂盐由杂多酸与所述正极材料颗粒的原正极材料的表面残碱中和反应生成
。2.
根据权利要求1所述的包覆结构正极材料，其特征在于：所述杂多酸锂盐包括
Li
u
A
w
B
x1
B'
y1
O
z1
；其中，所述
Li
u
A
w
B
x1
B'
y1
O
z1
中的
A
为
P、As、Sn、Sb、S、I、Al、Ga、Cr、Fe、Co、Mn、Ni、Cu、Te、B、Nb、Ta、Ge、Ce
中的任一种元素，所述
B
和
B'
不相同的为
W、Mo、V
中的任一种元素；
0.5≤u≤30
，
0.5≤w≤2
，
1≤x1≤24
，
0≤y1≤24
，
20≤z1≤80。3.
根据权利要求1或2所述的包覆结构正极材料，其特征在于：所述杂多酸锂盐在所述包覆结构正极材料中的重量含量百分比为
0.01
‑
3.0
％
。4.
根据权利要求1或2所述的包覆结构正极材料，其特征在于：所述包覆层为全包覆；和
/
或所述正极材料颗粒包括
Li
a
Ni
x2
D
y2
D
’
z2
O2，其中，所述
Li
a
Ni
x2
D
y2
D
’
z2
O2中的
D
和
D'
不相同的为
Co、Mn、Al、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、La、Ce
中的任一种元素；
0.8≤a≤1.2
，
x2≥0.8
，0＜
y2≤0.2
，0＜
z2≤0.2
，
x2+y2+z2
＝
1。5.
一种包覆结构正极材料的制备方法，包括如下步骤：将杂多酸溶解于易挥发的有机溶剂中，配制成杂多酸有机溶液；将颗粒状的正极材料与所述杂多酸有机溶液进行混合处理并进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：白井敦史，张勍，赵文文，小川顺一，
申请(专利权)人：恒大新能源技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：