包覆型三元材料及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种包覆型三元材料及其应用，所述包覆型三元材料的包覆层包括WAO材料，所述WAO材料为氧化钨掺杂的氧化铝。本发明专利技术采用氧化钨掺杂的氧化铝材料WAO作为三元材料的包覆层，克服氧化铝包覆层导电性差的问题，结合W

【技术实现步骤摘要】
包覆型三元材料及其应用


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种三元材料，尤其涉及一种包覆型三元材料及其应用。

技术介绍

[0002]目前商用三元材料电池工作电压在4.2
‑
4.35V左右，对可逆锂的利用率不够，为了进一步提高三元电池的体积能量密度，需要提高充电电压。然而，当充电电压超过4.4V时，由于在高去锂化状态下层状结构的热力学不稳定性，以及由于表面副反应引起的正极/电解质界面性能下降，电池的电化学性能将急剧下降，表现为产气增长严重，循环过程中DCR(直流内阻)显著增长。
[0003]在三元材料表面涂覆氧化铝涂层可以有效改善上述问题，经过包覆后的三元材料表面形成一层致密氧化铝涂层，可以最大限度地减少电极
‑
电解质界面的副反应，控制循环时阻抗增加；然而，涂层本身通常表现出较差的Li
+
导电性，并阻碍表面电荷转移，会恶化循环和倍率性能。
[0004]基于以上研究，需要提供一种包覆型三元材料，包覆层具有良好的电子导电性，与三元材料具有好的晶格相容性，能够改善材料的循环稳定性和倍率性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种包覆型三元材料及其应用，所述包覆型三元材料的包覆层为氧化铝材料，所述氧化铝材料中掺杂有氧化钨，提升了包覆层的电子导电性，改善了三元材料的电化学性能。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种包覆型三元材料，所述包覆型三元材料的包覆层包括WAO材料，所述WAO材料为氧化钨掺杂的氧化铝。
[0008]本专利技术采用氧化钨掺杂的氧化铝材料WAO作为三元材料的包覆层，克服氧化铝包覆层导电性差的问题，结合W
6+
的动力学优势，使WAO包覆层具有良好的离子导电性和电子导电性，提升了包覆层与三元材料的晶格相容性，有效改善了三元材料的循环稳定性和倍率性能；其中，WAO材料中，W
6+
离子替换部分Al
3+
离子，相较于简单混合的氧化钨和氧化铝材料，WAO材料中的W
6+
离子均匀分布在氧化铝晶格中，从而能够使氧化铝借助钨离子的优势，达到提升包覆层导电性的目的。
[0009]本专利技术所述WAO材料中的W代表钨元素，A代表铝元素。
[0010]优选地，基于所述包覆型三元材料的质量，所述WAO材料的质量百分数为0.3wt％至0.7wt％，例如可以是0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％或0.7wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0011]本专利技术所述WAO材料在合理的包覆量范围内，能够同时保证三元材料具有高的能
量密度，同时具有良好的导电性以及动力学性能。
[0012]优选地，所述WAO材料中，Al元素和W元素的质量比为1:(2至4)，例如可以是1:2、1:2.5、1:3、1:3.5或1:4，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0013]优选地，所述包覆型三元材料中，Al元素的含量为500ppm至1500ppm，例如可以是500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm、1100ppm、1200ppm、1300ppm、1400ppm或1500ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0014]优选地，所述包覆型三元材料中，W元素的含量为2400ppm至3200ppm，例如可以是2400ppm、2500ppm、2600ppm、2700ppm、2800ppm、2900ppm、3000ppm、3100ppm或3200ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0015]本专利技术通过控制WAO材料中两种氧化物的量和元素比例，能够在三元材料颗粒表面得到薄而均匀的WAO包覆层。
[0016]优选地，所述包覆型三元材料的制备原料包括三元材料一烧品、WAO材料和溶剂。
[0017]优选地，所述溶剂包括乙醇。
[0018]本专利技术采用三元材料的一烧品与WAO材料混合，通过湿法包覆，采用乙醇为溶剂，实现WAO材料在三元材料表面的均匀包覆；并且，本专利技术的湿法包覆是在溶剂中搅拌直至溶剂完全挥发，相较于干法包覆，能够包覆的更加均匀。
[0019]本专利技术采用易挥发的乙醇作为溶剂，能够避免三元材料和WAO材料被破坏，同时能够避免溶剂的残留对包覆型三元材料性能的影响。
[0020]优选地，所述包覆型三元材料的核体组成包括LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，其中，0.55≤x≤0.60，0.10≤y≤0.12。
[0021]本专利技术所述包覆型三元材料的核体组成，能够兼顾低成本、高安全性和高性能。
[0022]所述包覆型三元材料的核体组成包括LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，其中，0.55≤x≤0.60，例如可以是0.55、0.56、0.57、0.58、0.59或0.60，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]所述包覆型三元材料的核体组成包括LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，其中，0.10≤y≤0.12，例如可以是0.1、0.105、0.11、0.115或0.12，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]本专利技术所述包覆型三元材料的制备方法包括如下步骤：
[0025]混合三元材料一烧品、WAO材料和溶剂，搅拌使溶剂完全挥发后，所得的混合料烧结，得到所述包覆型三元材料。
[0026]优选地，所述WAO材料的粒径为纳米级。
[0027]优选地，所述溶剂为乙醇。
[0028]优选地，所述烧结的温度为300℃至600℃，例如可以是300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0029]优选地，所述烧结的时间为10h至18h，例如可以是10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h或18h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0030]第二方面，本专利技术通过了一种电化学装置，所述电化学装置包括如第一方面所述的包覆型三元材料。
[0031]优选地，所述电化学装置的正极片包括质量比为(90至99):(0.1至7):1的所述掺杂型三元材料、导电剂和聚偏氟乙烯，例如可以是90:0.1:1、92:1:1、94:5:1或99:7:1，但不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包覆型三元材料，其特征在于，所述包覆型三元材料的包覆层包括WAO材料，所述WAO材料为氧化钨掺杂的氧化铝。2.根据权利要求1所述的包覆型三元材料，其特征在于，基于所述包覆型三元材料的质量，所述WAO材料的质量百分数为0.3wt％至0.7wt％。3.根据权利要求2所述的包覆型三元材料，其特征在于，所述WAO材料中，Al元素和W元素的质量比为1:(2至4)。4.根据权利要求1所述的包覆型三元材料，其特征在于，所述包覆型三元材料中，Al元素的含量为500ppm至1500ppm。5.根据权利要求4所述的包覆型三元材料，其特征在于，所述包覆型三元材料中，W元素的含量为2400ppm至3200ppm。6.根据权利要求1所述的包覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨元婴，莫方杰，朱呈岭，杨文龙，孙化雨，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：