[发明专利]锂离子电池三元正极活性材料及其制备方法、正极材料、锂离子电池及其产品

说明书

本发明提供了一种锂离子电池三元正极活性材料及其制备方法、正极材料、锂离子电池及其产品，涉及三元材料技术领域。锂离子电池三元正极活性材料包括镍钴锰正极材料、纳米级二氧化锡以及氧化石墨烯，纳米级二氧化锡包覆在镍钴锰正极材料表面，表面包覆有纳米级二氧化锡的镍钴锰正极材料嵌在氧化石墨烯片层结构中；该锂离子电池三元正极活性材料缓解了传统正极活性材料倍率性能差和循环性能差的技术问题；本发明还提供了上述正极活性材料的制备方法、正极材料、锂离子电池及其产品。

技术领域

本发明涉及三元材料技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池三元正极活性材料及其制备方法、正极材料、锂离子电池及其产品。

背景技术

锂离子电池广泛应用于多种电子移动产品、电子装置、电动工具、电动车辆或电力储存系统中，锂离子电池的正极材料是决定锂离子电池性能的关键，占锂离子电池材料成本的30％左右。常用的正极材料有LiCoO₂、 LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄或LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂等。其中，LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂兼具了LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄三者共同的优点，综合性能相对好一些，目前在市场上应用更为广泛。

但是，目前市场上的LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂材料在反复循环以后，倍率性能和循环性能变差的情况较为严重，影响LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂材料电池的倍率性能和循环性能的因素较多，例如：电池中往往存在痕量的水分，电解质中的LiPF₆会和水反应生成HF，HF能够腐蚀正极活性材料，使其结构受到电解液的破坏或坍塌，进而影响了下一循环过程锂离子的嵌入和脱出率，部分锂离子无法顺利完成嵌入或脱出，造成实际的充放电容量变小，不可逆容量增大，循环性能和倍率性能变差；或者制备的LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂活性材料颗粒大小不均匀，Li⁺在嵌入和嵌入和脱出过程中的传输距离较大，造成电池的倍率性能和循环性能差；另外，正极材料比表面积也是影响倍率性能和循环性能的重要因素，正极材料颗粒过大，暴露的比表面积小，单位时间内锂离子的脱出较少，造成倍率性能较差；循环过程中晶体结构变化过快，循环物质与电解液无法生成致密均匀的SEI膜造成活性物质与电解液过早发生副反应而使电解液过快消耗，进而影响循环，也会导致循环性能变差。另外，正极材料导电性差也会导致倍率性能差。

因此，制备倍率性能和循环性能好的锂离子电池三元正极活性材料，具有重要的应用价值。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池三元正极活性材料包括镍钴锰正极材料、纳米级二氧化锡以及氧化石墨烯，纳米级二氧化锡包覆在镍钴锰正极材料表面，表面包覆有纳米级二氧化锡的镍钴锰正极材料嵌在氧化石墨烯片层结构中；该锂离子电池三元正极活性材料缓解了传统锂离子电池三元正极活性材料循环性能和倍率性能差的技术问题。

本发明目的之二在于提供上述锂离子电池三元正极活性材料的制备方法，该方法先提供镍钴锰正极材料，然后在镍钴锰正极材料表面包覆二氧化锡，得到表面包覆有纳米级二氧化锡的镍钴锰正极材料；再将表面包覆有纳米级二氧化锡的镍钴锰正极材料嵌入到氧化石墨烯片层中。该方法工艺简单，用时短，制备的锂离子电池三元正极活性材料倍率性能和循环性能好。