[发明专利]一种锂离子电池层状正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池层状正极材料，包括本体和B₂O₃包覆层，本体的化学分子式为：Li_x(Ni_aCo_bMn_c)_1‑yM_yO₂，其中0.96≤x≤1.04，0.01≤y≤0.06，0.8≤a≤0.9，a+b+c＝1，M为Al元素、Mg元素、Ti元素、Zr元素中至少一种。本发明公开了上述锂离子电池层状正极材料的制备方法，包括以下步骤：将镍钴锰氢氧化物、锂源和纳米氧化物添加剂混合均匀，经第一次烧结得到未改性粉体；将未改性粉体与水搅拌，离心分离得到固体物质，烘干，粉碎得到水洗粉体；将二草酸硼酸锂加入有机溶剂中溶解，再加入水洗粉体混合，接着搅拌蒸发，经第二次烧结得到锂离子电池层状正极材料。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池层状正极材料及其制备方法。

背景技术

高容量层状正极材料Li(Ni_xCo_yMn_zM_1-x-y-z)O₂(0.6<x<1，0<y<0.2，0≤z<0.2)，是目前锂离子电池关键技术中研究最为广泛的领域之一。但在层状材料中，随着Ni²⁺含量的增加，会导致烧结过程中锂镍混排严重，影响充放电过程中锂离子脱嵌的库伦效率；其次是镍含量高的材料表面残碱度较高，表面结构在锂离子反复脱嵌过程中结构遭到破坏，并与电解液反应，导致循环性能差。解决此类问题的主要思路则是通过材料体相掺杂稳定结构和表面改性稳定界面。水洗是一种能降低表面残碱的有效方式，但是往往导致表面的晶格锂缺失，造成水洗后材料的结构恶化，性能衰减严重。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锂离子电池层状正极材料及其制备方法，采用多元素掺杂、水洗、二次烧结补Li和氧化硼表面改性来稳定材料的晶体结构和降低表面残碱含量，所得锂离子电池层状正极材料容量高、循环好；而且工艺流程简单，易于规模化生产。

本发明提出的一种锂离子电池层状正极材料，包括本体和B₂O₃包覆层，本体的化学分子式为：Li_x(Ni_aCo_bMn_c)_1-yM_yO₂，其中0.96≤x≤1.04，0.01≤y≤0.06，0.8≤a≤0.9，a+b+c＝1，M为Al元素、Mg元素、Ti元素、Zr元素中至少一种。

优选地，B₂O₃包覆层与本体的质量比为0.3-1.2：100。

本发明还提出的上述锂离子电池层状正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将镍钴锰氢氧化物、锂源和纳米氧化物添加剂混合均匀，经第一次烧结得到未改性粉体；

S2、将未改性粉体与水搅拌，离心分离得到固体物质，烘干，粉碎得到水洗粉体；

S3、将二草酸硼酸锂加入有机溶剂中溶解，再加入水洗粉体混合，接着搅拌蒸发，经第二次烧结得到锂离子电池层状正极材料。

优选地，S1中，纳米氧化物添加剂为Al元素、Mg元素、Ti元素、Zr元素的纳米氧化物中的至少一种；优选地，S1中，锂源为单水氢氧化锂或氢氧化锂。

优选地，S1中，Li离子和镍钴锰氢氧化物的摩尔比为1.01-1.05：1，纳米氧化物添加剂和镍钴锰氢氧化物的摩尔比为0.01-0.06：1。

优选地，S1中，第一次烧结的氛围为纯氧，第一次烧结的温度为710-790℃，第一次烧结的时间为12-20h。