[发明专利]高镍三元正极复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池材料制备领域，具体的说是一种高镍三元正极材料及其制备方法，其是以LiNi_xCo_(1‑x)/2Mn_(1‑x)/2O₂（0.6≤x≤0.9）材料为基体，并在其基体表面包覆含有纳米多孔金属氧化物。本发明的制备方法包括：先将泡沫金属氧化物、硅酸锂、偶联剂及其有机碱溶液溶于有机溶剂中配置成包覆液；并包覆在LiNi_xCo_(1‑x)/2Mn_(1‑x)/2O₂材料表面、再通入二氧化硫调整到浆料的Ph值为7‑9，并过滤、碳化；最后通过离子注入法注入金属掺杂剂进行掺杂得到包覆改性高镍三元正极材料。本发明的产品降低了高镍材料碱度，且加工性能好，同时通过掺杂金属元素提高其比容量，并通过包覆层的功能添加剂提高其循环性能及安全性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料制备领域，具体的说是一种高镍三元正极复合材料及其制备方法。

背景技术

随着市场对电动续航里程要求的提高，要求锂离子电池具有更高的能量密度，而正极材料又是影响锂离子电池能量密度的关键因素。目前市场上的高能量密度材料主要以三元材料为主，而又以高镍三元材料（Ni≧0.6）成为未来市场上的主流。而通过材料表面包覆则可以隔绝材料直接与电解液接触，一方面降低其材料的吸水性能提高其安全和循环性能，另一方面，通过包覆提高其材料的导电率及其克容量发挥提高其材料的能量密度和倍率性能。

比如专利（CN105406040A）公开了包覆改性高镍三元正极材料及其制备方法，以LiNi_xCo_(1-x)/2Mn_(1-x)/2O₂材料为基体，其中 0.6≤x≤0.9；基体外包覆有一包覆层，包覆层中含有多种纳米金属盐和/或纳米金属氧化物；其中述纳米金属铝盐为氟化铝，所述纳米碱性金属盐为纳米硫酸钾、纳米氯化锶、纳米氯化银中的至少一种，所述纳米碱性金属氧化物为纳米氧化钙；从而改善了高镍三元材料的加工性能，极大的提高了高镍三元材料的循环性能及安全性能。但是由于包覆层中锂离子没有锂离子造成其大倍率条件下锂离子的传输速率较低，影响其倍率性能，且包覆层中的纳米金属氧化物在之后合浆等加工过程中容易造成表面包覆层脱落，影响其材料的电化学发挥。

而通过在三元材料表面包覆一层多孔金属氧化物并在其网孔之间掺杂锂盐化合物，一方面可以提高包覆层结构的结构稳定性，另一方面，利用在包覆层中添加锂盐化合物提高其锂离子的传输速率，从而在提高高镍三元复合材料的比容量、倍率性能及其安全性能。

发明内容

为提高高镍三元复合材料的比容量、倍率性能及其安全性能，本发明提供一种高镍三元正极复合材料及其制备方法，通过液相包覆法包覆复合在三元材料基体表面，之后通过离子注入法在其表面掺杂纳米金属物质提高其比容量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

高镍三元正极复合材料，复合材料是以 LiNi_xCo_(1-x)/2Mn_(1-x)/2O₂（0.6≤x≤0.9）材料为基体，并在其基体表面包覆含有纳米多孔金属氧化物复合体，其包覆量为（1～10）%wt，多孔内注入硅酸锂、金属掺杂剂和碳的混合物；纳米多孔金属氧化物复合体的各成分含量：（20～60）%wt的多孔金属氧化物，（10～20）% wt的硅酸锂，（1～10）% wt的金属掺杂剂，其余为碳。

作为优选，所述的多孔金属氧化物为多孔氧化铝、多孔氧化镍、多孔氧化铜中的一种，其孔隙率为（20～40）%。

作为优选，所述的金属掺杂剂为纳米锰、钛、钒、铁中的一种，粒径为10～500nm。

高镍三元正极复合材料的制备方法，所述的制备过程为：