[发明专利]三元锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明是关于一种三元锂离子电池正极材料及其制备方法，其制备方法包括：将石墨烯与有机溶剂混合，得到石墨烯浆料；将所述的石墨烯浆料与金属化合物、有机溶剂混合球磨，加入三元材料，得到混合浆料；将所述的混合浆料抽滤或旋转蒸发，干燥，得到混合粉末；将所述的混合粉末在惰性气体氛围中煅烧，得到三元锂离子电池正极材料。本发明在三元材料表面均匀的附着一层金属氧化物及石墨烯复合材料，形成核壳结构，增强材料结构在脱嵌锂过程中的稳定性；同时，石墨烯附着在材料表面及材料颗粒的间隙，提高导电性。因此，本发明的三元锂离子电池正极材料充电时间短、倍率性能及循环寿命优异，并且制备方法简单易操作，尤其适用于动力电池领域。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池材料制备领域，特别是涉及一种三元锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着新能源电动汽车动力电池对高续航能力、快速充放电能力以及成本降低的迫切需求，三元电池成为人们关注的热点，镍钴锰三元正极材料同时克服了磷酸铁锂容量过低、钴酸锂电池成本高、锰酸锂电池结构稳定差等问题，成为市场主流正极材料。镍钴锰三元正极材料其化学式为LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O₂，材料的电化学性能与其中Ni、Co、Mn的含量密切相关，一般，Ni含量高，有助于提高材料的可逆嵌锂容量,安全性能较低，并且，过多Ni²⁺的存在又会因为与Li⁺发生位错现象而使材料的循环性能恶化；Co含量高，可以减少锂层与过度金属层的阳离子混合，有利于提高材料倍率性能，但由于Co的价格较高，从而增加了成本；Mn的含量高，能够提高材料的结构稳定性，但同时会降低材料的容量。正是由于镍钴锰三元电池具有良好的循环性能、倍率性能以及相对较低的毒性和成本，被认为是最具替代磷酸铁锂电池潜力的电池。

镍钴锰三元材料尤其是高镍材料也具有其性能上的缺陷性，一方面高镍材料容量吸水，放置在空气中容易与空气中的H₂O、CO₂发生不可逆反应，增加了材料储存难度及成本；另一方面，该材料首次充放电效率低，在后续的脱嵌锂过程中容易与电解液发生反应，导致结构变化，循环性能及安全性能下降；另外，在高倍率下的电化学性能也有待提高。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种新型的三元锂离子电池正极材料及其制备方法，所要解决的技术问题是使其提高材料的稳定性和倍率性能，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种三元锂离子电池正极材料的制备方法，其包括：

将石墨烯与有机溶剂混合，得到石墨烯浆料；

将所述的石墨烯浆料与金属化合物、有机溶剂混合球磨，加入三元材料，得到混合浆料；

将所述的混合浆料抽滤或旋转蒸发，干燥，得到混合粉末；

将所述的混合粉末在惰性气体氛围中煅烧，得到三元锂离子电池正极材料。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的三元锂离子电池正极材料的制备方法，其中所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙醇、丙酮和四氢呋喃中的至少一种。

优选的，前述的三元锂离子电池正极材料的制备方法，其中所述的金属化合物为氢氧化铝和/或氢氧化镁。

优选的，前述的三元锂离子电池正极材料的制备方法，其中所述的球磨的转速为250r/min，球磨时间为20-240min。

优选的，前述的三元锂离子电池正极材料的制备方法，其中所述的三元材料为LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O₂，其中0.5＜x＜1，0.5＜y＜1。