[发明专利]一种氟化铝/银双层包覆镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氟化铝/银双层包覆镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，属于锂离子电池正极材料技术领域。本发明的氟化铝/银双层包覆镍钴锰酸锂正极材料，具有核壳结构，内核为镍钴锰酸锂LiNi_xCo_yMn_(1‑x‑y)O₂，其中，0.5≤x≤1.0，0≤y≤0.23；核壳结构的壳包括内壳和外壳，其中内壳为氟化铝，外壳为银。本发明的氟化铝/银双层包覆镍钴锰酸锂正极材料，具有优异的循环性能和高的首次充放电效率，安全性能极佳。

技术领域

本发明涉及一种氟化铝/银双层包覆镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，属于锂离子电池正极材料技术领域。

背景技术

目前，锂离子电池正极材料研究和应用较为广泛的为钴酸锂材料、锰酸锂材料、磷酸铁锂材料、三元材料等。但是钴酸锂正极材料中钴是稀有资源，价格昂贵，对环境有一定的污染；镍酸锂虽然理论比容量高，但合成困难，材料的重现性差；锰酸锂的原料虽然资源丰富，价格低廉，但尖晶石锰酸锂容量低，晶体结构易发生Jahn-Teller效应，容量衰减快，循环性能差。综合钴酸锂、镍酸锂以及锰酸锂的性能表现，将Ni、Co和Mn三种过渡金属元素结合再制备出锂镍钴锰复合氧化物，即镍钴锰酸锂三元材料(NCM)，即镍钴锰酸锂三元层状正极材料，其化学式为LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，包括镍基三元材料，或称高镍三元材料(LiNi1-x-yCoxMnyO₂)(1-x-y≥0.5)。由于Ni、Co和Mn三种元素的协同效应，综合了LiCoO₂、LiNiO₂和LiMnO₂三种锂离子电池正极材料的优点，其性能好于以上任一单一组分正极材料，存在明显的协同效应。该体系中，材料的电化学性能及物理性能随着这三种过渡金属元素比例的改变而不同，具有热稳定性好、能量密度高、高电位下比容量高和原料成本低等特点，被认为是最有发展前景的锂离子电池正极材料之一。

虽然锂镍钴锰复合氧化物三元正极材料具有上述诸多优点，但其亦存在以下缺陷：1)由于阳离子混排效应以及材料表面微结构在首次充电过程中的变化，造成三元材料的首次充放电效率不高；2)锂离子扩散系数和电子电导率低，使得材料的倍率性能偏差；3)三元材料在宽的电压范围内会与有机电解质发生强烈的副反应，造成其副反应较多，影响其循环性能。而目前对三元材料进行包覆改性是解决上述缺陷的方法，目前主要是通过单层碳包覆以提高材料的倍率、循环性能。申请公布号为CN 106450217A的中国发明专利公开了一种镍钴锰酸锂三元材料的改性方法，其主要通过对三元材料进行碳包覆，有效的解决了传统的三元材料碳包覆过程中的镍酸锂被还原的问题，实现了碳层在三元材料表面的包覆；碳包覆镍钴锰酸锂三元材料提高了首次充放电效率，提高材料的锂离子扩散系数及电子电导率，提高了NCM材料的电化学性能，但是其存在导电率改善幅度不大，包覆层与电解液的相容性一般，造成其循环性能改善幅度不明显，同时其安全性能偏差。

申请公布号为CN105958017A的中国发明专利公开了一种氟化铝包覆镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，通过该方法制得的氟化铝包覆的镍钴锰酸锂，其循环性能及首次充放电库伦效率均有一定提高，但是仅仅采用氟化铝包覆存在包覆效果差、导电性能、循环性能、首次充放电效率提高幅度不明显等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环性能优异、首次充放电效率高的氟化铝/银双层包覆镍钴锰酸锂正极材料。

本发明的第二个目的在于提供一种上述氟化铝/银双层包覆镍钴锰酸锂正极材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：