[发明专利]碳包覆三元正极材料的制备方法及其制得的碳包覆三元正极材料、锂离子电池和应用

说明书

本发明公开了一种碳包覆三元正极材料的制备方法及其制得的碳包覆三元正极材料、锂离子电池和应用，涉及三元正极材料技术领域。碳包覆三元正极材料的制备方法包括以下步骤：将三元前驱体湿料A和锂盐加入碳源溶液中，冷冻干燥后得到三元前驱体材料B，三元前驱体材料B经烧结后得到碳包覆三元正极材料；三元前驱体湿料A是三元混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液和阴离子表面活性剂溶液混合反应后得到的。该材料不仅表面被碳包覆，而且在其内部也实现碳包覆，碳体相包覆的三元材料不仅能够极大提高其大倍率稳定性和高电压循环稳定性，而且对其结构的稳定和内部电子电导率也有很大改善。

技术领域

本发明涉及三元正极材料技术领域，具体而言，涉及一种碳包覆三元正极材料的制备方法及其制得的碳包覆三元正极材料、锂离子电池和应用。

背景技术

锂离子电池三元正极材料具有容量高、循环稳定性好和成本适中等优点，这类材料可以有效克服钴酸锂材料成本过高、锰酸锂材料稳定性不高、磷酸铁锂容量低等问题，已成功应用于电池中，并且应用规模得到了迅速的发展。但是，三元正极材料也存在一些亟需解决的问题，主要包括：电子导电率低、大倍率稳定性差、高电压循环稳定性差以及高低温性能差等。针对这些问题，碳包覆是改善其上述缺点的较为有效的方法之一。

目前碳包覆三元材料的工艺通常是将碳源与三元材料前驱体在一定气氛条件下煅烧或熔融，将碳源沉积于三元材料的表层，实现碳包覆的目的，但这种方法得到的三元材料是表层包覆碳，只能够对材料与电解液之间的电导率和二者的稳定性改善，部分提高其大倍率稳定性、高电压循环稳定性和外部电子导电性，性能改善有限，碳包覆三元材料的性能有待进一步提高。

因此，所期望的是获得一种新的碳包覆三元正极材料的制备方法，其能够解决上述问题中的至少一个。

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碳包覆三元正极材料的制备方法，能够缓解上述问题中的至少一个。

本发明的目的之二在于提供一种采用上述碳包覆三元正极材料的制备方法制得的碳包覆三元正极材料，该材料不仅表面被碳包覆，而且在其三元材料的内部也实现碳包覆，碳体相包覆的三元材料不仅能够极大提高其大倍率稳定性和高电压循环稳定性，而且对其结构的稳定和内部电子电导率也有很大改善。

本发明的目的之三在于提供一种采用上述碳包覆三元正极材料制备得到的锂离子电池，具有与上述碳包覆三元正极材料相同的优势。

本发明的目的之四在于提供一种上述锂离子电池在电子设备、电动工具或电动车辆中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，提供了一种碳包覆三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

将三元前驱体湿料A和锂盐加入碳源溶液中，冷冻干燥后得到三元前驱体材料B，三元前驱体材料B经烧结后得到碳包覆三元正极材料；

三元前驱体湿料A是三元混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液和阴离子表面活性剂溶液混合反应后得到的。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述阴离子表面活性剂包括α-烯基磺酸盐、醇醚硫酸盐或脂肪酸甲酯磺酸盐中的一种或几种，优选为含有C16-18的烷基链的α-烯基磺酸盐、含有C12-16的烷基链的醇醚硫酸盐或含有C16-18的烷基链的脂肪酸甲酯磺酸盐中的一种或几种；

优选地，所述阴离子表面活性剂溶液的质量浓度为所述三元混合盐溶液质量浓度的1/6-1/3，优选为1/6-1/4，进一步优选为1/5。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述锂盐包括乙酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂、氯化锂、氟化锂、草酸锂、磷酸锂、磷酸氢锂或碳酸锂中的一种或几种；