改性正极材料及其制备方法和锂离子电池技术

技术编号：41067969 阅读：14 留言：0更新日期：2024-04-24 11:22

本发明专利技术涉及锂离子电池材料领域，公开了一种改性正极材料及其制备方法和锂离子电池。制备包括：(1)将含Ni盐、含元素M盐在镍基前驱体的表面进行共沉淀反应，得到含包覆层的镍基前驱体，并将所述含包覆层的镍基前驱体和第一锂盐进行第一烧结，得到镍基正极材料基体；(2)将所述镍基正极材料基体和第二锂盐、改性助剂共同进行第二烧结，得到二次嵌锂改性产物；(3)使用含金属元素的溶液和含磷酸盐的溶液对所述二次嵌锂改性产物进行表面包覆处理，之后进行第三烧结，得到改性正极材料。所制备的改性正极材料具有多层结构，表面Ni含量低于基体，NiO杂相少，表面残碱量低，表面结构稳定，具有优异的循环稳定性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池材料领域，具体涉及一种改性正极材料及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

1、随着对高能量密度的追求，高镍正极材料应用越来越广，但随着ni含量的提高，高镍正极材料仍存在一定缺点：相较于中低镍正极材料，一是高镍正极材料表面残碱高，且存在一定的nio岩盐相，材料的电化学阻抗大；二是高镍正极材料在高脱锂态，表面ni4+占比大，而ni4+易还原成ni2+，生成nio岩盐相和o2，促进了电解液分解产气，且生成nio岩盐相堵塞li+迁移通道，导致阻抗进一步增加。

2、因此，亟待解决高镍正极材料存在的表面ni含量较高、表面残碱量高、直流内阻高、表面结构稳定性不理想以及循环性能有待提升问题。

技术实现思路

1、本专利技术针对现有的高镍正极材料存在表面残碱量高、直流内阻增长快、表面结构稳定性不理想以及循环性能有待提升问题，提供一种改性正极材料及其制备方法和锂离子电池。

2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种改性正极材料的制备方法，包括：

3、(1)将含元素m盐、可选的含ni盐在镍基前驱体的表面进行共沉淀反应，得到含包覆层的镍基前驱体，并将所述含包覆层的镍基前驱体和第一锂盐进行第一烧结，得到镍基正极材料基体；

4、(2)将所述镍基正极材料基体和第二锂盐、改性助剂共同进行第二烧结，得到二次嵌锂改性产物；

5、(3)使用含金属元素的溶液和含磷酸盐的溶液对所述二次嵌锂改性产物进行表面包覆处理，之后进行第三烧结，得到改性正极材料；

6、其中，所述含包覆层的镍基前驱体中，所述包覆层的化学组成满足化学式nixmy(oh)2，其中，元素m选自mn、ti、zr、co、al、mg、sr、ca、ba、y、w、la、mo和nb中的至少一种；x+y＝1，0≤x≤0.7。

7、本专利技术第二方面提供前述第一方面所述的方法制得的改性正极材料。

8、本专利技术第三方面提供一种锂离子电池，含有前述第三方面所述的改性正极材料。

9、本专利技术提供的改性正极材料的制备方法，所制备的改性正极材料具有多层结构，表面ni含量低于基体，nio杂相少，表面残碱量低，充放电过程中直流内阻增长慢。此外，采用该方法制备的改性正极材料的表面结构稳定，与电解液之间的副反应少，具有优异的循环稳定性。

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【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：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述镍基前驱体选自含Ni的氢氧化物、含Ni的羟基氧化物和含Ni的氧化物中的至少一种；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)中，所述含包覆层的镍基前驱体中的Ni含量与所述镍基前驱体中的Ni含量比值为(0.5-0.97)：1；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中，所述改性助剂选自改性元素的氧化物、改性元素的氢氧化物和改性元素的磷酸盐中的至少一种，其中，所述改性元素选自Mn、Ti、Zr、Zn、Co、Al、Mg、Ce、Sr、Ca、Ba、Y、W、La、Mo、Sn、Se和Nb中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(2)中，以所含金属元素计的所述改性助剂：镍基正极材料基体的重量比为(0.01-2)：100，优选为(0.02-0.2)：100；

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述含金属元素的溶液中的金属元素选自Al、Ti、La、Zr、Cr、Fe

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述表面包覆处理的条件包括：温度为70-180℃，真空度为-60至-90kPa，时间为10-120min；

8.由权利要求1-7中任意一项所述方法制得的改性正极材料。

9.根据权利要求8所述的改性正极材料，其中，所述改性正极材料的表面残碱含量≤0.5wt％。

10.一种锂离子电池，含有权利要求8或9所述的改性正极材料。

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【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：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述镍基前驱体选自含ni的氢氧化物、含ni的羟基氧化物和含ni的氧化物中的至少一种；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)中，所述含包覆层的镍基前驱体中的ni含量与所述镍基前驱体中的ni含量比值为(0.5-0.97)：1；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中，所述改性助剂选自改性元素的氧化物、改性元素的氢氧化物和改性元素的磷酸盐中的至少一种，其中，所述改性元素选自mn、ti、zr、zn、co、al、mg、ce、sr、ca、ba、y、w、la、mo、sn、se和nb中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(2)中，以所含金属元素计的所述改性助剂：...

【专利技术属性】
技术研发人员：董大彰，方胜庭，田新勇，
申请(专利权)人：陕西红马科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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