[发明专利]一种三元正极材料制备方法及三元正极材料

说明书

本发明公开了一种三元正极材料制备方法及三元正极材料，以含氮有机物合成网状碳、氮、氢化合物，然后经过高温处理合成氮掺杂碳化合物，将此化合物均匀的包覆在三元正极材料表面，利用氮掺杂碳材料优异的导电性能，大大的提高了三元正极材料的倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体地说，涉及一种三元正极材料制备方法及三元正极材料。

背景技术

锂离子电池自其商业化以来，由于具有输出电压高、自放电率低、能量密度大、使用寿命长、环境污染小等优点，它被广泛应用于数码相机、笔记本电脑、移动电话和电动汽车等领域。目前，随着社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，传统锂离子电池的能量密度和安全性等方面也已越来越难以满足人们的需求，发展更高能量密度和更安全的锂离子电池已成为电池研发人员的研究重点。

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液等组成，正极作为电池重要组成部分，是提高锂离子的安全性和电池能量密度的关键因素之一，目前，商业化的正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、磷酸铁锂（LiFePO4）、镍钴锰三元NCM111和NCM523等，虽然商业化的正极材料种类繁多，但其存在着一个共同的缺陷，即实际能量密度较低，因此，其运用已越来越受限制。高镍三元正极材料（NCM622、NCM811和NCA等）由于其镍含量较高，能提供较高的能量密度，是锂离子电池正极材料未来发展的主要方向。

虽然高镍正极材料能解决锂离子电池能量密度低的缺陷，但其组装的锂离子电池，电池的性能也存在着一定的问题，如循环性和热稳定性差等。因此，需要对高镍正极材料进行改性以提高电池的安全和稳定性能。材料改性目前主要有两种途径：一种是掺杂改性，如专利ZL201410112765.4：一种稀土掺杂改性的锂离子电池三元正极材料及其制备方法，公开了通过掺杂稀土元素，能改善材料的倍率和循环性能，掺杂改性在提高电池的稳定性和循环性方面有一定的作用，但它难以避免电解液对正极材料的腐蚀，存在一定的缺陷；另一种改性途径是表面包覆，表面包覆改性相对掺杂改性来说被研究的更多，通过对材料表面进行包覆，可以有效的降低电解液对正极材料的腐蚀，提高电池的稳定性和循环性，同时，使用导电性较好的包覆物，也可以提高电池的倍率性能。如专利ZL 201410730319：硅酸锂包覆锂离子电池三元层状正极材料的制备方法，公开了通过在三元正极材料表面包覆一层硅酸锂，相比于未包覆的材料，电池在比容量、循环稳定性等电化学性能方面都有了很大的提高和改进，但包覆层的导电性较差，且合成过程较复杂，制约了其工业化的应用进程。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种三元正极材料制备方法及三元正极材料，以含氮有机物合成网状碳、氮、氢化合物，然后经过高温处理合成氮掺杂碳化合物，将此化合物均匀的包覆在三元正极材料表面，利用氮掺杂碳材料优异的导电性能，大大的提高了三元正极材料的倍率性能。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明一方面提供一种三元正极材料制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、以三元前驱体和锂盐为原料，经过高混机混合均匀后，在高温和气氛下，制备三元正极材料基体；

步骤S2、将吡咯、苯甲醛溶于溶剂中，加入催化剂，在一定温度下反应合成氮掺杂碳化合物；

步骤S3、将卟啉均匀分散在水溶液中，加入一定量三元正极材料基体，搅拌溶液使卟啉均匀包覆在三元材料表面，获得包覆物；

步骤S4、将包覆物在真空条件下烘干；

步骤S5、将包覆物置于惰性气体的保护下，于300-600°C下高温处理，所述氮掺杂碳分布在所述的三元正极材料基体的表面，获得氮掺杂碳包覆三元正极材料。