[发明专利]一种双层包覆的锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双层包覆的锂离子电池正极材料及其制备方法，其中，所述正极材料以镍钴锰酸锂三元材料为基体，在基体表面依次包覆有硅锂盐包覆层和金属氧化物包覆层；其中，所述硅锂盐包覆层如下形成：将硅弱酸与基体混合，硅弱酸与基体表面的残碱发生中和反应，生成一层硅锂盐包覆于基体上；所述金属氧化物与已包覆硅锂盐的基体进行混合，通过物理包覆，在基体上又包覆了一层金属氧化物包覆层。本发明所述双层包覆的锂离子电池正极材料不仅减少了镍钴锰酸锂基体材料表面的残碱量，还防止了电解液与基体材料发生副反应，并且所述正极材料具有高的倍率性能、高比容量以及良好的循环性能；同时，本发明所述方法简单、易于操作并大规模生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体地，涉及富镍型三元正极材料，特别地，涉及一种双层包覆的锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池三元正极材料具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点，被广泛应用于电子设备以及电动汽车动力电池等领域。

对于富镍型三元正极材料，随着镍含量的升高，其循环性能变差，因为材料极易吸收空气中的水分和二氧化碳，进而生成氢氧化锂、碳酸锂等杂质并沉积在正极表面，使界面内阻升高；此外，由于正极在脱锂状态下Ni⁴⁺非常不稳定，反应性很强，因此在高镍含量下更容易引起电极与电解液之间反应产生高的界面内阻，综合效果导致材料容量迅速衰减，循环性能变差，同时，残余碱(氢氧化锂、碳酸锂)在高温条件下会与电池集流体铝箔反应放出部分氢气，产气膨胀。所以减少残余碱含量并改善其循环寿命是当下镍钴锰酸锂三元正极材料亟待解决的问题。

并且，对于富镍型三元正极材料，锰主要起到稳定结构的作用，虽然镍含量的增加提高了材料的容量，但是锰含量的减少会对材料的结构稳定性及成本产生影响，因此需要对富镍型三元正极材料进行包覆。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，在三元材料的表面通过硅弱酸进行处理，在减少了碱含量的同时包覆了一层硅锂盐包覆层，然后在硅锂盐包覆层外包覆一层金属氧化物层，用于防止电解液与电极间的副反应，并得到一种双层包覆的锂离子电池正极材料，从而完成本发明。

本发明一方面提供了一种双层包覆的锂离子电池正极材料，具体体现在以下方面：

(1)一种双层包覆的锂离子电池正极材料，其中，所述正极材料以镍钴锰酸锂三元材料为基体，其中，

在镍钴锰酸酸锂三元材料的外表面包覆有硅锂盐，形成硅锂盐包覆层；

在硅锂盐包覆层的外表面包覆有金属氧化物，形成金属氧化物包覆层。

(2)根据上述(1)所述的正极材料，其中，所述镍钴锰三元材料由式LiNi_xCo_(1-x)/2Mn_(1-x)/2O₂表示，其中，0.6≤x＜1，优选为LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂或LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂；和/或

所述硅锂盐选自偏硅酸锂、正硅酸锂和二硅酸锂中的一种或其任意组合；和/或

所述金属氧化物为纳米金属氧化物，其选自纳米氧化铝、纳米氧化钙、纳米氧化镁、纳米氧化锆、纳米氧化钛、纳米氧化锰、纳米氧化锌和纳米氧化铜中的一种或其任意组合，优选选自纳米氧化铝、纳米氧化钙和纳米氧化镁中的一种或其任意组合，更优选为纳米氧化铝。

(3)根据上述(1)或(2)所述的正极材料，其中，所述纳米金属氧化物的粒径为1nm～10μm，优选为10nm～5μm，更优选为20nm～1μm。