[发明专利]一种复合三元材料及其制备方法与锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种复合三元材料及其制备方法与锂离子电池。

背景技术

随着新能源汽车的发展进程，使得对高能量密度的电池应用成为追逐的热点。镍钴锰酸锂三元材料以其能量密度高，循环性能好，而受到追捧；而且因为单位质量带电量高，整车重量下降，续航里程也就相应提高了。

但三元材料热稳定性较差，易造成 “热失控”，在极短的时间内就会爆燃，存在较大的安全风险，使其在新能源领域的广泛应用严重受阻。只有解决三元锂离子电池的安全性问题，三元锂离子电池在乘用车、专用车市场才会有更好的应用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合三元材料及其制备方法与锂离子电池，旨在解决现有三元材料难以满足实际需要、安全性差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种复合三元材料的制备方法，其中，包括步骤：

A、将钒源加入到草酸溶液中搅拌溶解，然后加入磷源、锂源，接着加入三元材料搅拌均匀，随后逐渐滴加乙二醇、乙二胺，于150～200℃反应2～4h，抽滤、洗涤后得前驱体NLiNi_xCo_yMn_zO₂/(1-N)Li₃V₂(PO₄)₃/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1；

B、将前驱体NLiNi_xCo_yMn_zO₂/(1-N)Li₃V₂(PO₄)₃/C在80～120℃真空干燥6～10h，干燥后研磨均匀，然后惰性气氛下将研磨后的粉体在800～860℃烧结8～15h；

C、随炉冷却，即得复合三元材料NLiNi_xCo_yMn_zO₂/(1-N)Li₃V₂(PO₄)₃/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1。

所述的复合三元材料的制备方法，其中，所述钒源为偏矾酸铵、五氧化二钒、三氯化钒中的一种。

所述的复合三元材料的制备方法，其中，所述磷源为磷酸、磷酸铵、磷酸二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的一种。

所述的复合三元材料的制备方法，其中，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂中的一种。

所述的复合三元材料的制备方法，其中，所述钒源：草酸：磷源：锂源：乙二醇：乙二胺的摩尔比为2:3:3:3:6-9:7-10。

所述的复合三元材料的制备方法，其中，所述惰性气氛为氦气、氩气或氮气中的一种。

一种复合三元材料，其中，采用如上任一所述的复合三元材料的制备方法制备而成；所述复合三元材料为NLiNi_xCo_yMn_zO₂/(1-N)Li₃V₂(PO₄)₃/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1。

一种锂离子电池，其中，包括正极、负极和电解液，所述正极采用如上所述复合三元材料、粘结剂和导电剂制备而成。

所述的锂离子电池，其中，所述复合三元材料、粘结剂和导电剂的质量比例为85-95:2-10:5-10。

所述的锂离子电池，其中，所述粘结剂为PVDF，所述导电剂为乙炔黑。

有益效果：本发明在三元材料表面形成一层Li₃V₂(PO₄)₃/C包覆层，可阻止三元材料与电解液的直接接触，减少与电解液接触发生的副反应，抑制三元材料对电解液的催化分解反应。非正常使用状态下，包覆层减缓了三元材料对电解液的催化反应，缓解热量的瞬间集聚，抑制了电池热失控状态下的剧烈反应，防止爆炸等危险状态的发生。

具体实施方式

本发明提供一种复合三元材料及其制备方法与锂离子电池，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。