[发明专利]锂离子电池三元正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池三元正极材料的制备方法，包含以下步骤：先采用共沉淀法制备层状三元前驱体，在剥离剂中剥离生成带正电荷的层状前驱体分散液；在不断搅拌的条件下，向得到的层状前驱体分散液中加入带负电荷的层状化合物分散液，通过静电作用，层层自组装，制备得到层状有序三元前驱体沉淀；将锂盐与层状有序三元前驱体沉淀按比例混合，在高温下烧结得到层状有序的锂离子电池三元正极材料。本发明的方法有利于形成有序的锂离子迁移通道，且可提升产品电化学性能和稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度高、安全性能好、循环寿命长、环境友好等特点而被广泛应用于笔记本电脑、手机、数码产品等领域；同时，随着人们环保意识的增强，锂离子电池正逐步作为动力电池应用于交通工具领域，如电动汽车、电动大巴等。这些应用领域的拓展对锂离子电池的倍率性能、循环性能和安全性能等都提出了更高的要求。

锂镍钴锰复合氧化物三元正极材料具有容量高、热稳定性好且成本低等特点，已成为目前研究和商业应用的主流。然而，目前的三元正极材料形貌主要是一次颗粒团聚而成的二次球形颗粒，由于一次颗粒之间存在间隙，导致材料的体积能量密度低，粒子之间的导电性也不好，并且循环后一次粒子的体积会发生变化，这些各向异性的一次颗粒体积变化的方向各不相同，最终导致颗粒之间的缝隙变宽，出现孔隙，甚至使团聚的二次颗粒破裂从而破坏电池的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种有利于形成有序的锂离子迁移通道、且可提升产品电化学性能和结构稳定性的锂离子电池三元正极材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种锂离子电池三元正极材料的制备方法，包含以下步骤：

1)采用共沉淀法制备层状三元前驱体，在剥离剂中剥离生成带正电荷的层状前驱体分散液；

2)在不断搅拌的条件下，向步骤1)得到的层状前驱体分散液中加入带负电荷的层状化合物分散液，通过静电作用，层层自组装，制备得到层状有序三元前驱体沉淀；

3)将锂盐与步骤2)得到的层状有序三元前驱体沉淀按比例混合，在高温(优选700℃～1000℃)下烧结得到层状有序的锂离子电池三元正极材料。

上述的锂离子电池三元正极材料的制备方法，优选的：所述剥离剂为甲酰胺、异丙醇、N-N-二甲基甲酰胺中的至少一种。

上述的锂离子电池三元正极材料的制备方法，优选的：所述带负电荷的层状化合物分散液为氧化石墨烯溶液或者含特定元素的氧化石墨烯溶液；更优选的，所述特定元素包含Ni、Co、Mn、Al、Zr、Mg、Ti、V、F中的至少一种。更优选的，所述特定元素包含Al、Mg、Ti中的至少一种；且特定元素是以其可溶性盐形式包含于带负电荷的氧化石墨烯溶液中，该可溶性盐与氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量比控制在1～2:0.25。

上述的锂离子电池三元正极材料的制备方法，优选的：所述带负电荷的层状化合物分散液中层状化合物的用量为所述层状前驱体分散液中层状前躯体总质量的0.05％～5％。

上述的锂离子电池三元正极材料的制备方法，优选的：所述层状三元前驱体为(Ni_xCo_yMn_z)(OH)₂，且x+y+z＝1。更优选的，所述层状三元前驱体的制备包括以下步骤：

将镍钴锰可溶性盐溶液加入反应釜中，再加入NaOH溶液和氨水，控制pH值在11-12，加热至50℃-60℃，反应至少10h，过滤，洗涤即可。

上述的锂离子电池三元正极材料的制备方法，优选的：所述锂盐为碳酸锂、草酸锂、氢氧化锂中的一种或多种。