[发明专利]一种改性三元正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种改性三元正极材料的制备方法，所述正极材料为在三元正极材料上利用聚乙烯吡咯烷酮树脂进行包覆，在三元正极材料表面形成无定形碳包覆层，聚乙烯吡咯烷酮为有机硅改性聚乙烯吡咯烷酮，三元正极材料为LiNixCoyMnzO₂，其中0.3≤x≤1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，且x+y+z=1；具体包括如下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮与三元正极材料混合在乙醇中，然后搅拌过滤，再加热炭化，最后冷却粉碎。本发明的优点在于：本发明将改性聚乙烯吡咯烷酮与三元正极材料经过处理，制得改性三元正极材料的首次效率比未改性材料提高13%；三元正极材料包覆样品不仅首次效率比未改性三元材料高，之后的循环效率也比未改性高将近60%，能有效改善三元正极材料循环稳定性差的缺陷。

技术领域

本发明属于新能源电池材料领域，特别涉及一种改性三元正极材料的制备方法。

背景技术

规模化储能、电动工具、电动汽车、便携式电子设备等对锂离子电池的比能量、比功率、安全性和循环寿命等提出了越来越高的要求。虽然锂离子电池的性能受正负极材料、电解质、粘结剂和集流体、隔膜等众多因素的影响，但影响其电化学性能的关键在于组成电池的电解质和正负极材料的性能，正极材料是影响锂离子电池电化学性能的关键之一。

目前在锂离子电池三元正极材料中，将 Ni、Co 和 Mn三种过渡金属元素结合再制备出锂镍钴锰复合氧化物，此三元材料具有热稳定性好、高电位下比容量高和原料成本低等特点，被认为是最有发展前景的锂离子电池正极材料之一。

虽然锂镍钴锰复合氧化物三元正极材料具有上述诸多优点，但由于其Li⁺与Ni²⁺的离子半径较接近，容易出现 Li⁺与Ni²⁺的混排现象，使材料易发生析锂现象，在三元材料表面形成LiOH和Li₂CO₃等锂的化合物，使得材料的 PH 值提高，从而导致材料的电化学性能变差。PH 值过高，一方面不利于浆料的搅拌和分散；另一方面高PH，材料会与铝箔发生化学反应生成 Al(OH)₃，产生沉淀，对 Li⁺的传递产生一定的阻碍作用，同时释放的气体会使电池在充放电过程中出现鼓包现象，尤其在高温下鼓包现象更为明显，对电池的容量，倍率性能，循环寿命等产生严重的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改性三元正极材料的制备方法，能够提高改性三元正极材料的首次效率，有效改善三元正极材料循环稳定性差的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种改性三元正极材料的制备方法，其创新点在于：所述正极材料为在三元正极材料上利用聚乙烯吡咯烷酮树脂进行包覆，在三元正极材料表面形成无定形碳包覆层，所述聚乙烯吡咯烷酮为有机硅改性聚乙烯吡咯烷酮，所述三元正极材料为 LiNixCoyMnzO₂，其中 0.3 ≤ x ≤ 1，0 ≤ y ≤ 0.5，0 ≤ z≤ 0.5 ，且 x+y+z=1；具体制备方法包括如下步骤：

（1）将聚乙烯吡咯烷酮与三元正极材料按质量比0.05～0.2:1混合在乙醇中得到混合物A；

（2）将混合物A在20～90℃的温度下搅拌1～2h后过滤，得到混合物B；

（3）将混合物B加热炭化至300～700℃，炭化时间为1～5h，得到混合物C；

（4）将混合物C冷却后，粉碎至粒径为3～20μm，即得所述的聚乙烯吡咯烷酮改性三元正极材料。

进一步地，所述（1）中三元正极材料与乙醇的质量比为1:4～10。

进一步地，所述（3）中炭化在空气氛围中进行。