【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子二次电池领域，具体而言，涉及一种用于锂电池的正极材料、用于制备其的方法及包含其的锂离子二次电池。
技术介绍
1、近年来，随着电子技术的不断更新，人们对用于支持电子设备的能源供应的电池装置的需求也在不断增加。现如今，需要能够存储更多电量且能够输出高功率的电池。传统铅酸电池以及镍氢电池等已经不能满足新的电子制品的需求。因此，锂电池引起了人们的广泛关注。在对锂电池的开发过程中，已经较为有效地提高了其容量和性能。
2、在锂电池技术中，高镍材料由于具有较高的能量密度，是目前正极材料发展的主要方向，被广泛地运用于动力电池领域。但是高镍材料表面的残碱(包括lioh和li2co3)会随着镍含量的提高而升高，导致其加工性能不佳；而且残碱会导致电池的产气，锂杂质越多，产气就越严重，因此，降低高镍材料表面的残碱量成为当今的研究重点。
3、现在主流的水洗改性的高镍材料表面的残碱确实会有比较大的降低，但是水洗改性的材料表面会有nio类物质生成，导致电池阻抗增加，并且材料中的晶格锂会析出，造成材料结构不稳定，循环性能明显变差。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种用于锂电池的正极材料、用于制备其的方法及包含其的锂离子二次电池，以解决现有技术中用于降低高镍材料表面的残碱量的方法导致电池阻抗增加和循环性能变差的问题。
2、为解决上述问题，本专利技术提供了一种新的高镍材料，该材料表面的残碱量极少，同时表面具有rcooli类物质作为包覆层，该包覆层
3、根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种用于锂离子电池的正极材料，包含高镍材料；以及所述高镍材料的表面上的包覆层，其中所述包覆层包含式(i)的化合物
4、cxhy-nozlin (i)
5、和式(ii)的化合物
6、cxhy-n-1ozlin+1 (ii)，
7、其中x、y、z、n各自独立地为1≤x≤10，2≤y≤20，2≤z≤12，1≤n≤3的整数。
8、进一步地，在上述正极材料中，所述式(i)的化合物和所述式(ii)的化合物是有机酸的li盐，所述有机酸具有通式cxhyoz，其中x、y、z各自独立地为1≤x≤10，2≤y≤20，2≤z≤12的整数，所述有机酸含有1-3个羧基和0-1个c＝c双键。
9、进一步地，在上述正极材料中，所述有机酸包括马来酸、丙烯酸、富马酸、丙二酸、草酸、苹果酸、乙醇酸、丁二酸、柠檬酸、丙三酸和乌头酸中的一种或多种，优选马来酸、丙二酸和草酸中的一种或多种，最优选马来酸。
10、进一步地，在上述正极材料中，所述式(i)的化合物在所述包覆层中的摩尔百分比a为50％≤a＜100％，所述式(ii)的化合物在所述包覆层中的摩尔百分比b为0％＜b≤50％，优选地1≤a/b≤3。
11、进一步地，在上述正极材料中，所述包覆层均匀覆盖在所述高镍材料的表面。
12、进一步地，在上述正极材料中，所述包覆层的厚度为1-100nm，所述包覆层在所述高镍材料中的质量分数为0.1-10wt％，优选1-5wt％。
13、进一步地，在上述正极材料中，所述包覆层同时存在于所述高镍材料的二次颗粒的表面和一次颗粒的粒界上。
14、进一步地，在上述正极材料中，所述高镍材料具有通式linimmno2，其中m+n＝1，0.6≤m≤1，0≤n≤0.4，m为co、mn、al、mg、ti、fe、cu、zn、ga、zr、mo、nb和w中的一种或多种。
15、根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种用于制备上述方面中的任一项所述的正极材料的方法，包括以下步骤：将有机酸与非水溶剂混合得到有机酸溶液；将所述高镍材料加入所述有机酸溶液中并搅拌，得到混合溶液；将所述混合溶液进行抽滤，得到混合物；和将所述混合物真空干燥、研磨、过筛后得到所述正极材料；其中，由所述有机酸与所述高镍材料中包含的lioh和/或li2co3的反应产生所述包覆层。
16、进一步地，在上述方法中，所述有机酸的pka为1-5。
17、进一步地，在上述方法中，所述有机酸包括马来酸、丙烯酸、富马酸、丙二酸、草酸、苹果酸、乙醇酸、丁二酸、柠檬酸、丙三酸和乌头酸中的一种或多种。
18、进一步地，在上述方法中，所述有机酸是马来酸、丙二酸和草酸中的一种或多种，优选马来酸。
19、进一步地，在上述方法中，所述非水溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇和丙三醇中的一种或多种。
20、进一步地，在上述方法中，所述有机酸在所述有机酸溶液中的质量分数为0.1wt％-35wt％，所述高镍材料和所述有机酸溶液的质量比为1:0.2-1:5，所述高镍材料含有的lioh和/或li2co3中的总li量与所述有机酸溶液中的所述有机酸的摩尔比为1:0.1-1:4。
21、进一步地，在上述方法中，所述搅拌在50-500rpm的速度下进行0.1-8h，所述真空干燥在60-150℃的温度下进行0.1-12h，所述过筛使用的筛尺寸为50-500目。
22、根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种锂离子二次电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，所述正极片包含上述方面中任一项所述的或通过上述方面中任一项所述的方法制备的正极材料。
23、通过本专利技术的用于锂电池的正极材料、用于制备其的方法及包含其的锂离子二次电池，实现了降低高镍正极材料中的残碱同时改善阻抗和循环性能的效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于锂离子电池的正极材料，包含：
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述式(I)的化合物和所述式(II)的化合物是有机酸的Li盐，所述有机酸具有通式CxHyOz，其中x、y、z各自独立地为1≤x≤10，2≤y≤20，2≤z≤12的整数，所述有机酸含有1-3个羧基和0-1个C＝C双键。
3.根据权利要求2所述的正极材料，其特征在于，所述有机酸包括马来酸、丙烯酸、富马酸、丙二酸、草酸、苹果酸、乙醇酸、丁二酸、柠檬酸、丙三酸和乌头酸中的一种或多种，优选马来酸、丙二酸和草酸中的一种或多种，最优选马来酸。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述式(I)的化合物在所述包覆层中的摩尔百分比a为50％≤a＜100％，所述式(II)的化合物在所述包覆层中的摩尔百分比b为0％＜b≤50％，优选地1≤a/b≤3。
5.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述包覆层均匀覆盖在所述高镍材料的表面。
6.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为1-100nm，所述包覆层在所述正极材料中的质量
7.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述包覆层同时存在于所述高镍材料的二次颗粒的表面和一次颗粒的粒界上。
8.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述高镍材料具有通式LiNimMnO2，其中m+n＝1，0.6≤m≤1，0≤n≤0.4，M为Co、Mn、Al、Mg、Ti、Fe、Cu、Zn、Ga、Zr、Mo、Nb和W中的一种或多种。
9.一种用于制备权利要求1-8中任一项所述的正极材料的方法，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述有机酸的pKa为1-5。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述有机酸包括马来酸、丙烯酸、富马酸、丙二酸、草酸、苹果酸、乙醇酸、丁二酸、柠檬酸、丙三酸和乌头酸中的一种或多种。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述有机酸是马来酸、丙二酸和草酸中的一种或多种，优选马来酸。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述非水溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇和丙三醇中的一种或多种。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述有机酸在所述有机酸溶液中的质量分数为0.1wt％-35wt％，所述高镍材料和所述有机酸溶液的质量比为1:0.2-1:5，所述高镍材料含有的LiOH和/或Li2CO3中的总Li量与所述有机酸溶液中的所述有机酸的摩尔比为1:0.1-1:4。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述搅拌在50-500rpm的速度下进行0.1-8h，所述真空干燥在60-150℃的温度下进行0.1-12h，所述过筛使用的筛尺寸为50-500目。
16.一种锂离子二次电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，其特征在于，所述正极片包含权利要求1-8中任一项所述的或通过权利要求9-15中任一项所述的方法制备的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的正极材料，包含：
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述式(i)的化合物和所述式(ii)的化合物是有机酸的li盐，所述有机酸具有通式cxhyoz，其中x、y、z各自独立地为1≤x≤10，2≤y≤20，2≤z≤12的整数，所述有机酸含有1-3个羧基和0-1个c＝c双键。
3.根据权利要求2所述的正极材料，其特征在于，所述有机酸包括马来酸、丙烯酸、富马酸、丙二酸、草酸、苹果酸、乙醇酸、丁二酸、柠檬酸、丙三酸和乌头酸中的一种或多种，优选马来酸、丙二酸和草酸中的一种或多种，最优选马来酸。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述式(i)的化合物在所述包覆层中的摩尔百分比a为50％≤a＜100％，所述式(ii)的化合物在所述包覆层中的摩尔百分比b为0％＜b≤50％，优选地1≤a/b≤3。
5.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述包覆层均匀覆盖在所述高镍材料的表面。
6.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为1-100nm，所述包覆层在所述正极材料中的质量分数为0.1-10wt％，优选1-5wt％。
7.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述包覆层同时存在于所述高镍材料的二次颗粒的表面和一次颗粒的粒界上。
8.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述高镍材料具有通式linimmno2，其中m+n＝1，0.6≤m≤1，0≤n≤0.4，m为co、mn、al、mg、ti、...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨思鸣，李于利，武志一正，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
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。