一种改性的镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性的镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用，该制备方法包括：(1)将锰盐和锂盐加入溶剂中并混匀后，得到混合溶液；(2)向所述混合溶液中加入镍钴锰三元材料并混匀后，然后依次进行加热处理、热处理和冷却处理，得到所述改性的镍钴锰三元正极材料。本发明专利技术制备的改性的镍钴锰三元正极材料一次颗粒间的晶界和二次颗粒表面形成的含锰修饰层稳定性好，能有效抑制充放电过程中镍钴锰三元正极材料裂纹的产生，能够有效抑制镍钴锰三元正极材料与电解液的副反应，从而有效提升界面稳定性，减缓容量衰减，具有优异的循环性能。具有优异的循环性能。具有优异的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种改性的镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料
，特别涉及一种改性的镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、质量轻和低污染等优点，被广泛应用在电子设备和电动汽车等领域。正极材料作为锂离子电池中的关键材料，其性能对电池的能量密度、功率密度和循环寿命起着决定性作用。镍钴锰三元正极材料因具有较高的比容量和较低的成本等优点，成为动力型锂离子电池首选的正极材料。但是在实际应用中仍有如循环过程中的因体积效应产生微裂纹、随循环次数增加容量降低、与电解液副反应产生氧气等问题急需解决。针对镍钴锰三元正极材料存在的上述问题，常通过对一次颗粒间的晶界和二次颗粒的表面进行修饰对正极材料进行改性，以有效抑制晶间裂纹的产生，减少材料与电解液的副反应，从而提高电池的循环性能。
[0003]然而现有的改性技术虽然能在一定程度上抑制晶间裂纹的产生，但工艺流程复杂、条件苛刻、工艺成本高，不利于大规模商业利用。因此，急需要提供一种工艺简单、成本低、且能有效抑制晶间裂纹产生的改性的镍钴锰三元正极材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种改性的镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用，能够提供一种工艺简单，成本低、能有效抑制晶间裂纹产生的正极材料，能够有效抑制镍钴锰三元正极材料与电解液的副反应，该改性的镍钴锰三元正极材料应用于锂离子电池能有效减缓容量衰减，具有优异的循环性能。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种改性的镍钴锰三元正极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0006](1)将锰盐和锂盐加入溶剂中并混匀后，得到混合溶液；
[0007](2)向所述混合溶液中加入镍钴锰三元材料并混匀后，然后依次进行加热处理、热处理和冷却处理，得到所述改性的镍钴锰三元正极材料。
[0008]优选地，步骤(1)中，
[0009]所述锂盐为乙酸锂、硝酸锂或氯化锂；
[0010]所述锰盐为乙酸锰、硝酸锰或氯化锰；
[0011]所述溶剂为无水乙醇、甲醇或异丙醇；优选为无水乙醇。
[0012]优选地，步骤(1)中，所述混合溶液中所述锂盐和所述锰盐的摩尔比为Li:Mn＝(1～1.05):2
[0013]优选地，步骤(2)中，所述混合溶液中所述锰盐中锰元素的含量和所述镍钴锰三元材料的质量之比为(0.1～1.2):100；
[0014]所加入的所述镍钴锰三元材料与所述混合溶液中的溶剂的固液比为5g:(40～
100mL)；优选为5g:50mL。
[0015]优选地，步骤(2)中，所述镍钴锰三元材料的化学式为LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2；其中，x为0.33～0.9，y为0.05～0.33，且0＜1
‑
x
‑
y＜1。
[0016]优选地，步骤(2)中，所述加热处理的温度为40～80℃；其中，通过所述加热处理蒸干所述溶剂。
[0017]优选地，步骤(2)中，所述热处理采用氧气或空气气氛；其中，所述空气或氧气的流量为40～80mL/min；
[0018]所述热处理的温度为600～800℃，保温时间为4～8h，升温速率为5～10℃/min。
[0019]优选地，步骤(2)中，所述冷却处理的降温速率为3～5℃/min。
[0020]第二方面，本专利技术提供了一种改性的镍钴锰三元正极材料，根据上述第一方面任一所述的制备方法制备得到。
[0021]第三方面，本专利技术提供的改性的镍钴锰三元正极材料在锂电池中的应用。
[0022]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0023]1、本专利技术制备的改性的镍钴锰三元正极材料二次颗粒表面所形成的含锰包覆层稳定性好，能有效抑制表面不可逆相变，且不破坏基体结构，抑制镍钴锰三元正极材料与电解液的副反应，从而有效提升界面稳定性，减缓容量衰减，获得优异的循环性能，在3
‑
4.3V电压区间1C电流密度下，150次循环后容量保持率在98％以上；在3
‑
4.5V电压区间1C电流密度下，100次循环后容量保持率在95％以上。
[0024]2、本专利技术改性的镍钴锰三元正极材料的制备方法所选原料价格便宜，相较于其他晶界修饰方法，本专利技术工艺简单，易于操作和大规模生产应用。通过有机溶剂溶解锰盐和锂盐的方法，使锰和锂元素能够有效渗入到一次颗粒之间，完成对一次颗粒的表面包覆，通过热处理的方法，使渗入的锰元素和锂元素稳定存在于一次颗粒间的晶界处，与基体牢固结合，有效抑制晶间裂纹的产生，避免颗粒破碎及与电解液的副反应，显著提升循环稳定性。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术提供的实施例3制备的改性的镍钴锰三元正极材料的颗粒形貌电镜图。
[0027]图2是本专利技术提供的对比例中未改性的镍钴锰三元正极材料在3
‑
4.3V电压区间0.5C电流密度下循环100次后的颗粒截面电镜图。
[0028]图3是本专利技术提供的实施例3制备的改性的镍钴锰三元正极材料在3
‑
4.3V电压区间0.5C电流密度下循环100次后的颗粒截面电镜图。
[0029]图4是本专利技术实施例2
‑
3和对比例组装的扣式电池3
‑
4.3V电压区间1C电流密度下对应的循环性能曲线图。
[0030]图5是本专利技术实施例1
‑
4和对比例组装的扣式电池在3
‑
4.5V电压区间1C电流密度下对应的循环性能曲线图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]本专利技术提供了一种改性的镍钴锰三元正极材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0033](1)将锰盐和锂盐加入溶剂中并混匀后，得到混合溶液；
[0034](2)向所述混合溶液中加入镍钴锰三元材料并混匀后，然后依次进行加热处理、热处理和冷却处理，得到所述改性的镍钴锰三元正极材料。
[0035]本专利技术制备的改性的镍钴锰三元正极材料一次颗粒间晶界和二次颗粒表面所形成的含锰修饰层稳定性好，能有效抑制充放电过程中镍钴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将锰盐和锂盐加入溶剂中并混匀后，得到混合溶液；(2)向所述混合溶液中加入镍钴锰三元材料并混匀后，然后依次进行加热处理、热处理和冷却处理，得到所述改性的镍钴锰三元正极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：所述锂盐为乙酸锂、硝酸锂或氯化锂；所述锰盐为乙酸锰、硝酸锰或氯化锰；所述溶剂为无水乙醇、甲醇或异丙醇；优选为无水乙醇。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：所述混合溶液中所述锂盐和所述锰盐的摩尔比为Li:Mn＝(1～1.05):2。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中：所述混合溶液中所述锰盐中锰元素的含量和所述镍钴锰三元材料的质量之比为(0.1～1.2):100；所加入的所述镍钴锰三元材料与所述混合溶液中的溶剂的固液比为5g:(40～100mL)；优选为5g:50mL。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中：所述镍钴锰三元材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄陆军，杨国波，安琦，宋金鹏，丛光辉，刘哲元，崔喜平，耿林，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：