【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料制备，具体涉及一种改性三元材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、因传统铅酸电池、镍镉电池能效较低且污染严重，而锂离子电池具有高安全、低成本、环境友好等优点，因此深受研究学者们的青睐。锂离子电池根据使用场景和能量大小具体分为锂动力电池、锂消费电池及锂储能电池，而作为锂电池主要应用端的锂动力电池，由于续航里程的需要，开始大规模使用能量密度高，循环、安全性能略差，但是综合指标均衡的三元材料，当动力电池循环寿命低于初始容量的80％时需要强制退役，如何提升正极材料循环性能是目前退役锂电池行业致力解决的问题。
2、三元材料作为市场上主要的正极材料，具有能量密度高、循环性能好的优势，因此在半固态、全固态电池领域中发挥越来越重要的作用，是目前规模化应用锂电池正极材料的典型代表；但也有其自身材料属性的缺点：(1)三元材料表面残碱高，会引起电芯胀气，从而影响材料循环性能；(2)三元材料表面ni4+容易被电解液腐蚀，引起材料容量、循环衰减。
3、目前一般通过水洗去除表面残碱，通过金属氧化物包覆，物理隔绝电解液防止表面ni4+被腐蚀。这两种解决方式较为繁琐。现有技术采用聚多巴胺包覆三元材料虽然可以解决残碱高、材料易被电解液腐蚀的问题，但是如果直接使用聚多巴胺包覆的三元材料会造成电解液浸润性差，影响锂离子脱嵌后的溶剂化。故有必要开发一种含有改性聚多巴胺包覆层，该改性包覆层亲油能力增强、由此提升材料容量、循环性能的改性三元材料。
技术实现思路
1、因此，本专利技
2、为此，本专利技术提供了以下技术方案。
3、本专利技术提供了一种改性三元材料，包括三元材料和包覆层，所述包覆层包括正十二硫醇改性的聚多巴胺。
4、在一种可选的实施方式中，所述聚多巴胺占所述三元材料的摩尔含量为0.01-1％。
5、本专利技术提供了一种改性三元材料的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)多巴胺和三元材料混合，聚合反应后制备得到聚多巴胺包覆的三元材料；
7、(2)将所述聚多巴胺包覆的三元材料与正十二硫醇混合，制得改性三元材料。
8、在一种可选的实施方式中，所述多巴胺、所述正十二硫醇和所述三元材料的摩尔比为(1-10):(1-50):100；
9、优选地，所述多巴胺与所述正十二硫醇的摩尔比为1:5。
10、在一种可选的实施方式中，所述三元材料的制备步骤包括：将锂源、镍钴锰氢氧化物混合，烧结，制得三元材料；
11、优选地，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂和氧化锂中的至少一种；
12、优选地，所述烧结在氧气气氛下进行；
13、优选地，所述烧结温度为750-1050℃，所述烧结时间为10-12h。
14、在一种可选的实施方式中，所述步骤(1)，具体包括：多巴胺与三元材料进行第一搅拌混合，第一烘干，得到聚多巴胺包覆的三元材料。
15、在一种可选的实施方式中，所述多巴胺为多巴胺单体和盐酸多巴胺单体中的至少一种；
16、优选地，所述第一搅拌混合的转速为500-1000rpm，第一搅拌混合的时间为60-120min；
17、优选地，所述第一烘干在真空下进行；
18、优选地，所述第一烘干的温度为105-165℃。
19、在一种可选的实施方式中，所述三元材料为lianixcoymnzo2；
20、其中，a、x、y、z代表对应元素的摩尔比，0＜a＜1.10，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，x+y+z＝1。
21、在一种可选的实施方式中，所述步骤(2)，所述混合采用第二搅拌混合的方式；
22、在一种可选的实施方式中，所述聚多巴胺包覆的三元材料与正十二硫醇混合后还包括第二烘干的步骤。
23、在一种可选的实施方式中，所述第二搅拌混合的转速为500-1000rpm，第二搅拌混合的时间为30-120min；
24、优选地，所述第二烘干在真空下进行；
25、优选地，所述第二烘干的温度为285-300℃。在第二搅拌过程中实现了正十二硫醇改性聚多巴胺，第二烘干的目的是为了去除未反应的正十二硫醇，这是因为在实际反应过程中会残留少量的正十二硫醇。
26、在本专利技术中，改性三元材料的制备方法具体包括：将多巴胺与三元材料进行第一搅拌混合，固液分离后进行第一烘干，得到聚多巴胺包覆的三元材料；将聚多巴胺包覆的三元材料与正十二硫醇进行第二搅拌混合，固液分离后进行第二烘干，制得改性三元材料；其中，优选地，第一搅拌混合转速为500-1000rpm，时间为60-120min；第二搅拌转速为500-1000rpm，时间为30-120min；第一烘干、第二烘干在真空下进行，第一烘干温度为105-165℃，第二烘干温度为285-300℃。
27、在一种可选的实施方式中，所述第一烘干时间为1-10h；所述第二烘干时间为1-2h；
28、在一种可选的实施方式中，所述固液分离转速为2000-6000rpm；
29、本专利技术提供一种由上述制备方法制备得到的改性三元材料在锂离子电池中的应用。
30、本专利技术技术方案，具有如下优点：
31、1.本专利技术提供的改性三元材料，包括三元材料和包覆层，所述包覆层包括正十二硫醇改性的聚多巴胺。该改性三元材料可以有效降低材料表面残碱、电解液侵蚀程度，增加材料的亲油能力，从而提升材料制成的电池的容量、循环性能。具体的，本专利技术采用聚多巴胺包覆，能够均匀的包覆在三元材料表面，形成物理隔绝层阻止电解液腐蚀三元材料表面；同时具有较好黏附性的聚多巴胺包覆正极颗粒，使三元材料表面具有聚多巴胺的官能团，即三元材料具备聚多巴胺的特性。聚多巴胺为亲水疏油材料，电解液浸润性差，本专利技术采用正十二硫醇对聚多巴胺进行改性，正十二硫醇的疏水亲油长链与聚多巴胺的官能团反应，利用长链烷烃的吸油能力强的特性，增加三元材料表面对电解液的吸附能力，更有利于li+进行溶剂化，提升锂离子进入电解液的扩散效率，可以解决仅采用聚多巴胺包覆三元材料中电解液浸润性差的问题，增加材料亲油能力，提升材料的容量和循环性能。
32、2.本专利技术提供的原位包覆正极材料的制备方法，该制备方法包括：(1)多巴胺和三元材料混合，聚合反应后制备得到聚多巴胺包覆的三元材料；(2)将所述聚多巴胺包覆的三元材料与正十二硫醇混合，制得改性三元材料。该制备方法制得的改性三元材料可以有效降低材料表面残碱、电解液侵蚀程度，增加材料的亲油能力，从而提升材料制成的电池的容量、循环性能。具体的，本专利技术利用三元材料表面残碱可溶于水，多巴胺在碱性环境下被氧化形成聚多巴胺的特性，制得聚多巴胺包覆的三元材料，制备方法简便；本制备方法将聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性三元材料，其特征在于，包括三元材料和包覆层，所述包覆层包括正十二硫醇改性的聚多巴胺。
2.根据权利要求1所述的改性三元材料，其特征在于，所述聚多巴胺占所述三元材料的摩尔含量为0.01-1％。
3.一种改性三元材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多巴胺、所述正十二硫醇和所述三元材料的摩尔比为(1-10):(1-50):100；
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)，具体包括：多巴胺与三元材料进行第一搅拌混合，第一烘干，得到聚多巴胺包覆的三元材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述多巴胺为多巴胺单体和盐酸多巴胺单体中的至少一种；
7.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述三元材料为LiaNixCoyMnzO2；
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)，所述混合采用第二搅拌混合的方式；和/或，
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于
10.权利要求1-2任一项所述的改性三元材料或者权利要求3-9任一项所述制备方法制得的改性三元材料在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种改性三元材料，其特征在于，包括三元材料和包覆层，所述包覆层包括正十二硫醇改性的聚多巴胺。
2.根据权利要求1所述的改性三元材料，其特征在于，所述聚多巴胺占所述三元材料的摩尔含量为0.01-1％。
3.一种改性三元材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多巴胺、所述正十二硫醇和所述三元材料的摩尔比为(1-10):(1-50):100；
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)，具体包括：多巴胺与三元材料进行第一搅拌混合，第一烘干，得到聚多巴胺包覆的三元材料。
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【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，赵德，陈玉君，张明龙，刘开喜，胡勃，芮祥，刘晨帆，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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