【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，具体涉及一种改性正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着石油资源的危机以及环境因素的影响，近年来各国竞相开发混合动力汽车和电动汽车，这为汽车用锂离子电池的发展提供了良好的机遇。正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料，目前商用的正极材料以钴化合物为主，但是钴资源有限、有毒，对环境污染大，安全性差。
2、近年来，硅酸镍锂(linisio4)正极材料受到广泛关注，与传统正极相比，其原材料丰富、价格低廉、环境友好，具有优异的热稳定性和安全性。特别地，硅酸盐类正极电压平台高，可以允许两个锂离子嵌入和脱出，所以这种材料具有较高的理论比容量(330mah/g)，此值为磷酸盐类正极材料的两倍。但对硅酸镍锂正极材料的稳定性和表面性质研究发现，该材料长时间暴露在空气中，表面会形成li2co3，导致循环及存储容量衰减。
3、基于以上研究，需要提供一种改性硅酸镍锂材料，从材料本身克服硅酸镍锂的本征缺陷，并充分考虑到linisio4的材料特性，采用特定改性方法，使得到的材料存储性能和循环性能大大提高。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种改性正极材料及其制备方法和应用，充分考虑硅酸镍锂材料的本征缺陷，采用稳定性良好的lfp(lifepo4，磷酸铁锂)材料对其进行包覆，形成核壳结构，在一定程度克服了硅酸镍锂材料的本征缺陷，提高了硅酸镍锂材料的稳定性，大大提高了材料存储性能和循环性能。
2、按照本专利技术的技术方案，所述改性正极
3、s1：调节镍盐、硅源和锂盐的混合溶液的ph至6-9，加入抗坏血酸和快离子导体，混匀得到前驱体溶液；
4、s2：向所述前驱体溶液中加入磷酸铁锂，混匀后加热处理，再进行烘干、研磨，得到复合前驱体粉末；
5、s3：对所述复合前驱体粉末进行球磨后，于非活性气氛下加热处理，冷却后研磨得到所述改性正极材料。
6、具体的，所述步骤s1中，抗坏血酸作为还原剂和络合剂，防止反应物氧化；快离子导体用于提高材料导电性，保证材料的容量发挥；所述步骤s2中，复合前驱体粉末为lifepo4掺混硅酸镍复合前驱体粉末；所述步骤s2中得到的改性正极材料即磷酸铁锂包覆硅酸镍锂正极材料。
7、本专利技术中采用稳定性良好的lfp对硅酸镍锂材料进行包覆，包覆层(lfp)材料可以改善基材(硅酸镍锂)表面，如断面或表面的本征缺陷，减小基材表面积，减小li离子的消耗；由于li2co3是不可逆化合物，lfp进行包覆可有效隔绝空气，避免形成li2co3，延长硅酸镍锂使用寿命；lfp本身也具有较好稳定性，引入lfp合成复合材料，能够充分提高材料的存储性能和循环性能。
8、进一步的，所述镍盐选自硫酸镍和草酸镍中的至少一种；所述硅源选自正硅酸乙酯和硅酸甲脂中的至少一种；所述锂盐选自氢氧化锂和碳酸锂中的至少一种。
9、进一步的，所述镍盐、硅源和锂盐的混合溶液中，镍盐、硅源和锂盐的摩尔比为1:(0.8-1.2):(1-3)。
10、进一步的，所述步骤s1中，通过氨水调节镍盐、硅源和锂盐的混合溶液的ph至6-9。一方面氨水是弱碱，较强碱调节效果好；另一方面，采用其他含金属阳离子的碱进行调节，如氢氧化钠，会引入钠离子形成杂质离子影响材料性能。
11、进一步的，所述步骤s1中，加入的抗坏血酸与镍盐的摩尔比为(0.03-0.04):1。
12、进一步的，所述步骤s1中，加入的快离子导体与镍盐的摩尔比为(0.03-0.08):1。
13、进一步的，所述快离子导体为liti2(po4)3(简称ltp)，其具有三维[ti2(po4)3]-骨架，li+可以在liti2(po4)3中不同晶格节点的狭缝中运动，因此具有较高的离子导电性。
14、进一步的，所述复合前驱体粉末中，磷酸铁锂的质量分数为5-12％。
15、进一步的，所述步骤s2中，加热处理的温度为50-90℃，加热处理的时间为4-8h。
16、进一步的，所述步骤s2中，烘干的温度为80-120℃，优选为100℃。
17、进一步的，所述步骤s3中，球磨的转速为800-1000/900-1100r/min(其中，800-1000为自转转速，900-1100为公转转速)，球磨的时间为0.5-2h。
18、进一步的，所述步骤s3中，非活性气氛选自氮气、氦气、氩气中的一种或多种。
19、进一步的，所述步骤s3中，加热处理的温度为500-1000℃，加热处理的时间为8-15h，升温速率为1-10℃·min-1。
20、本专利技术的第二方面提供了一种改性正极材料，包括硅酸镍锂以及包覆在所述硅酸镍锂表面的磷酸铁锂，所述磷酸铁锂占所述改性正极材料总质量的5-12％。
21、进一步的，所述改性正极材料由上述制备方法制得。
22、本专利技术的第三方面提供了一种锂离子二次电池，包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体和正极材料层，所述正极材料层包含上述改性正极材料。
23、本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术采用稳定性良好的lfp对硅酸镍锂材料进行包覆，得到改性正极材料，提高了硅酸镍锂材料最大放电克容量(由144mah/g提升至151mah/g)、循环性能(250周容量保持率由89％提升至94.2％)和存储性能(45℃100％soc，由2.8月提升至4月)。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种改性正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐选自硫酸镍和草酸镍中的至少一种；所述硅源选自正硅酸乙酯和硅酸甲脂中的至少一种；所述锂盐选自氢氧化锂和碳酸锂中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐、硅源和锂盐的混合溶液中，镍盐、硅源和锂盐的摩尔比为1:(0.8-1.2):(1-3)。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，加入的抗坏血酸与镍盐的摩尔比为(0.03-0.04):1。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，加入的快离子导体与镍盐的摩尔比为(0.03-0.08):1。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合前驱体粉末中，磷酸铁锂的质量分数为5-12％。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，加热处理的温度为50-90℃，加热处理的时间为4-8h。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，加热处理的
9.一种改性正极材料，其特征在于，包括硅酸镍锂以及包覆在所述硅酸镍锂表面的磷酸铁锂，所述磷酸铁锂占所述改性正极材料总质量的5-12％。
10.一种锂离子二次电池，包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体和正极材料层，其特征在于，所述正极材料层包含权利要求9所述的改性正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种改性正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐选自硫酸镍和草酸镍中的至少一种；所述硅源选自正硅酸乙酯和硅酸甲脂中的至少一种；所述锂盐选自氢氧化锂和碳酸锂中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐、硅源和锂盐的混合溶液中，镍盐、硅源和锂盐的摩尔比为1:(0.8-1.2):(1-3)。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，加入的抗坏血酸与镍盐的摩尔比为(0.03-0.04):1。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，加入的快离子导体与镍盐的摩尔比为(0.03-0.08):1。
...【专利技术属性】
技术研发人员：于哲勋，韩延林，刘宏勇，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。