高镍正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池材料技术领域，具体公开了一种高镍正极材料，包括基体材料和包覆层；所述基体材料的化学式为

【技术实现步骤摘要】
高镍正极材料及其制备方法、锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料
，具体涉及锂离子电池高镍正极材料的包覆改性
。

技术介绍

[0002]正极材料是锂离子电池最关键的组成部分之一
。
目前商业化的正极材料可分为三大类：层状结构
、
尖晶石结构和橄榄石结构
。
其中高镍层状氧化物正极材料具有较高的实际比容量
、
高的工作电位和较低的成本，是当前关注的热点
。
但是，高镍正极材料也存在表面残锂
、
产气
、
岩盐相形成
、
微裂纹
、
金属离子溶解和热失控等问题，并且随着镍含量的增加逐渐恶化，导致材料电化学性能衰减并带来安全隐患
。
[0003]表面包覆能够减小应力，增加液体电解质的润湿性并降低界面电荷转移阻力，减少副反应，从而有效优化正极材料
。
比如，
CN114725349A
公开了
LNCM811
正极材料的表面具有复合包覆层
LaCo/NFCo
‑
CDs
，包覆层增强了材料的结构稳定性，优化了
LNCM811
正极材料的颗粒形貌，制得的颗粒粒径分布窄
、
圆润且无棱角，有效地改善层状结构在充放电过程中
C
轴方向的应力集中
。
合适的包覆材料以及包覆工艺仍是当前学术界和产业界的研究重点
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一目的是提供一种锂离子电池的高镍正极材料
。
[0005]本专利技术的第二目的是提供上述高镍正极材料的制备方法
。
[0006]本专利技术的第三目的是提供一种锂离子电池
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供以下具体的技术方案
。
[0008]首先，本专利技术提供一种锂离子电池的高镍正极材料，包括基体材料和包覆层；所述基体材料的化学式为
LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2，其中，
0.7≤x
＜1，
0≤y≤0.2
，0＜
z≤0.3
，
x+y+z =1
；所述包覆层为硫化镉纳米棒材料
。
[0009]其次，本专利技术提供上述高镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：将硫化镉纳米棒材料与基体材料的前驱体
、
锂盐在球磨机中混合均匀，焙烧，得到所述的高镍正极材料
。
[0010]在进一步的优选方案中，所述硫化镉纳米棒材料通过以下方法制备：将硫酸镉
、
硫化钠和表面活性剂加入溶剂中，进行溶剂热反应；反应结束后，固液分离，洗涤
、
烘干固相
。
[0011]进一步优选，所述硫酸镉
、
硫化钠的加入量的摩尔比为1：
1。
[0012]进一步优选，每
20~35mL
溶剂中加入
0.01mol
硫酸镉或硫化钠
。
[0013]进一步优选，所述溶剂为二甲基亚砜（
DMSO
）或水
。
[0014]进一步优选，所述表面活性剂为
PEG400。
[0015]进一步优选，所述表面活性剂的加入量为：每
0.01mol
硫酸镉加入
1.5~4.5mL
表面活性剂
。
[0016]进一步优选，所述溶剂热反应的温度为
80~160℃
；所述溶剂热反应的时间为
18~30h。
[0017]进一步优选，所述洗涤的条件至少包括：洗涤试剂为乙醇
。
[0018]进一步优选，所述烘干的温度为
50~70℃
；所述烘干的时间为
8~18h。
[0019]在进一步的优选方案中，所述硫化镉纳米棒材料与锂盐中的锂的摩尔量比值为
0.01~0.12
：1；所述前驱体与锂盐中的锂的摩尔量比值为
0.75~1.25
：
1。
[0020]在进一步的优选方案中，所述焙烧的条件至少包括：首先在
750~1200℃
的温度下保温
8~16h
，再在
1~5h
内降温至
600~700℃
的温度下保温
15~20h。
[0021]基于同样的专利技术构思，本专利技术提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括前述高镍正极材料
。
[0022]本专利技术具有以下明显的有益技术效果：硫化镉纳米棒具有较大的比表面积，有利于提高反应活性和吸附性能；包覆硫化镉纳米棒的高镍正极材料可以有效实现电子结构的调控，提升材料的稳定性，提高正极材料的电导率
。
正极材料组装成电池后，电池的容量保持率较高，而且稳定性显著提升
。
[0023]通过溶解热反应制备得到硫化镉纳米棒，然后硫化镉纳米棒与前驱体
、
锂盐混合烧结，硫化镉纳米棒均匀分布于正极材料表面，包覆层均匀致密
。
制备方法简单，操作可控，极易实现产业化
。
附图说明
[0024]图1为实施例1得到的硫化镉纳米棒的
SEM
图
。
[0025]图2为实施例1得到的正极材料的
SEM
图
。
[0026]图3为实施例1‑
实施例
3、
对比例
1、
对比例2得到的正极材料组装的电池的电学性能曲线
。
具体实施方式
[0027]为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术做更全面
、
细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例
。
[0028]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同
。
本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围
。
[0029]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料
、
试剂
、
仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到
。
[0030]实施例1将
2.084g
硫酸镉和
0.781g
硫化钠溶解在
30mL
的二甲基亚砜中，并添加
3mL
的
PEG400
，得到混合溶液
。
[0031]将混合溶液放入
100mL
高压反应钢弹中，在
120℃
下保温
24h...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种锂离子电池的高镍正极材料，其特征在于，所述高镍正极材料包括基体材料和包覆层；所述基体材料的化学式为
LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2，其中，
0.7≤x
＜1，
0≤y≤0.2
，0＜
z≤0.3
，
x+y+z =1
；所述包覆层为硫化镉纳米棒材料
。2.
如权利要求1所述的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硫化镉纳米棒材料与基体材料的前驱体
、
锂盐在球磨机中混合均匀，焙烧，得到所述的高镍正极材料
。3.
如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硫化镉纳米棒材料通过以下方法制备：将硫酸镉
、
硫化钠和表面活性剂加入溶剂中，进行溶剂热反应；反应结束后，固液分离，洗涤
、
烘干固相
。4.
如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸镉
、
硫化钠的加入量的摩尔比为1：1；每
20~35mL
溶剂中加入
0.01mol
硫酸镉或硫化钠；所述溶剂为二甲基亚砜或水
。5.
如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：向丽娟，程磊，张宝，徐宝和，邓鹏，林可博，
申请(专利权)人：浙江帕瓦新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：