[发明专利]一种C/SiO2包覆锂电三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明适用于锂电池领域，提供一种C/SiO₂包覆锂电三元正极材料及其制备方法，本材料中，内层为镍钴锰酸锂LiNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂，其中0.3≤x≤0.70，0.1≤y≤0.35，0.1≤z≤0.35，中层为包覆的介孔SiO₂材料，外层为分布在介孔SiO₂表面包覆的无定型碳。介孔二氧化硅包覆层控制三元材料在充放电过程中的颗粒膨胀蓬松，提升循环寿命，无定型碳包覆层提高颗粒的电子传导率，提升倍率性能，从而获得具有长寿命、高安全性的三元正极材料。

技术领域

本发明属于锂电池领域，尤其涉及一种C/SiO₂包覆锂电三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂镍钴锰三元材料因其具有较高的能量密度，较低廉的成本以及较可靠的安全性成为一种常见的动力电池用正极材料。随着电子产品对电池寿命及安全性能要求的日益增加以及动力电池对材料性能要求的提升，锂电材料特别是正极材料面临着重大挑战。

目前，正极材料从形貌上区分，可以分为单晶和二次粒子等不同类型材料。由于二次粒子是以一次粒子团聚重构形成的，所以其结构不如单晶牢固，而且内部存在缺陷，在快速充放电条件下结构容易坍塌，与电解液的接触面积增大从而导致副反应增多，引起容量下降，甚至是鼓包、胀气等问题，目前主要是通过包覆惰性物质(不与或不易与电解液反应的物质)来提升其循环性能。

一些专利技术中通过干法包覆惰性物质(如氧化铝等)来改善材料的循环性能。通过干法包覆很难使惰性物质均匀的分散在材料表面，虽然表面附有惰性物质的地方与电解液隔离开了，而表面没有包覆到的地方仍然暴露在电解液中，对于材料的寿命提升不够显著。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种C/SiO₂包覆锂电三元正极材料及其制备方法，旨在解决现有镍钴锰酸锂三元材料循环寿命短的技术问题。

一方面，所述C/SiO₂包覆锂电三元正极材料的制备方法包括下述步骤：

步骤S1、制备镍钴锰酸锂三元正极材料；

步骤S2、称取一定量所述镍钴锰酸锂三元正极材料并分散至水中形成分散液，机械搅拌下向分散液中加入硅烷偶联剂，然后按比例添加碱液，促进硅烷偶联剂水解缩合，水洗除去未反应的原料后真空烘干得到SiO₂包覆的球形颗粒；

步骤S3、配制不饱和有机物溶液，向其中按比例添加引发剂、交联剂，将步骤S2制备的球形颗粒均匀分散在其中后，控制温度在45℃以下，机械搅拌下超声辅助聚合，外层形成多孔聚合物包覆层；

步骤S4、将步骤S3得到的材料分离后使用超纯水水洗，然后干燥；

步骤S5、在惰性气体环境中，将干燥得到的材料在350～500℃下烧结使多孔聚合物包覆层分解成无定型碳，得到表层包碳中层包SiO₂的锂电三元正极材料。

另一方面，所述制备的C/SiO2包覆锂电三元正极材料，内层为镍钴锰酸锂LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中0.3≤x≤0.70，0.1≤y≤0.35，0.1≤z≤0.35，中层为包覆的介孔SiO₂材料，外层为分布在介孔SiO₂表面包覆的无定型碳。