[发明专利]一种含钨化合物包覆锂离子电池正极材料的改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含钨化合物包覆锂离子电池正极材料的改性方法，属于锂离子电池材料制造工艺技术领域。

背景技术

锂离子电池作为一种新型可再生绿色能源，凭借其高比能量、高电压、循环寿命长、绿色无污染等优点，已在小型电子设备(移动手机、笔记本电脑等)中得到了广泛的应用，并逐渐成为电动汽车最主要的候选动力电源之一；另外，在国防军事领域，也涵盖了陆、海、空、天等诸多兵种的装备。随着科技的进步，我们对锂离子电池提出了更高的要求，寻求高性能的锂离子电池具有十分重要的现实意义。其中，正极材料的性能成为限制锂离子电池性能进一步提升的关键因素，寻求高性能的锂离子电池正极材料十分重要。

锂离子电池三元正极材料具有高比能量、良好的循环性、成本低等优势，已经受到人们越来越多的关注，但其循环稳定性和倍率性能都有待进一步提升。表面包覆是目前改善锂离子电池正极材料不足的有效方法之一，包覆层不仅能有效抑制电解液和正极材料间的副反应，还可以抑制材料中过渡金属的溶解等，增强材料的循环稳定性以及高倍率下的循环性能等，有效改善材料的电化学性能。

发明内容

本发明公开了一种含钨化合物包覆锂离子电池正极材料的改性方法，采用简单的一步制备法，在正极材料表面形成一层均匀分布的快离子导体包覆层，利用快离子导体的特性和包覆层的作用，有效改善了正极材料的循环和倍率性能。该方法采用含钨化合物作为包覆物质，具有新颖性，成本低、环境友好；所制备的锂离子电池正极材料比容量高、循环稳定性和倍率性能好；同时操作简单、成本低、环境友好，有利于工业化生产。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种含钨化合物包覆锂离子电池正极材料的改性方法，具体步骤如下：

步骤一、将含钨化合物溶于去离子水中，充分搅拌至完全溶解、混合均匀；

步骤二、采用一步法，将步骤一所配制的混合液、正极材料前驱体和锂盐加入球磨罐中，以100～600r/min的转速球磨混合3～10h。

步骤三、将步骤二球磨后的混合液真空干燥后，以5℃/min的速率从室温升温至450～650℃、在450～650℃下恒温预烧3～6h，再以5℃/min的速率升温至800～950℃、于800～950℃下恒温煅烧10～13h，最后以5℃/min的匀速降温速率降至室温，充分研磨后得到含钨化合物包覆改性的锂离子电池正极材料LiNi_xCo_yMn_zO₂(0.6≤x﹤1，0﹤y≤0.4，0﹤z﹤1且x+y+z＝1)。

所述的含钨化合物采用偏钨酸铵((NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀)；

所述的正极材料前驱体为氢氧化物前驱体Ni_xCo_yMn_z(OH)₂(0.6≤x﹤1，0﹤y≤0.4，0﹤z﹤1且x+y+z＝1)，优选为Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂；

所述的锂盐为碳酸锂(Li₂CO₃)或氢氧化锂(LiOH)；

所述的含钨化合物量为正极材料前驱体质量分数的0.5wt％～5wt％；正极材料前驱体与锂盐物质的量之比为1:1.04～1:1.08。

有益效果：

本发明的一种含钨化合物包覆锂离子电池正极材料的改性方法，选用含钨化合物为包覆物质，具有创新性，成本低、环境友好；采用一步法将含钨化合物与正极材料前驱体、锂盐混合后，在表面生成一层均匀分布的Li₂WO₄快离子导体包覆层，快离子导体的特性和包覆层的作用，包覆层不仅能有效抑制电解液和正极材料间的副反应，还可以抑制材料中过渡金属的溶解等，有效增强了材料的循环稳定性以及高倍率下的循环性能等；同时一步法操作简单、成本低、环境友好，有利于工业化生产。

附图说明

图1为实施例1制备的含钨化合物包覆改性锂离子电池正极材料的SEM形貌图；

图2为实施例1制备的含钨化合物包覆改性锂离子电池正极材料的TEM形貌图；

图3为实施例1制备的含钨化合物包覆改性锂离子电池正极材料在2.7-4.3V、0.2C(1C＝180mA/g)下的循环性能图；