[发明专利]一种缺陷态石墨烯包覆高镍正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种缺陷态石墨烯包覆高镍正极材料的制备方法，属于电池制备技术领域。本发明以硫酸镍作为镍源、硫酸钴作为钴源和硫酸锰作为锰源，通过共沉淀法得到[Ni_0.893Co_0.054Mn_0.053](OH)₂前驱体；然后将前驱体与氢氧化锂、氢氧化铝混合高温煅烧得到高镍材料Li[Ni_0.886Co_0.049Mn_0.050Al_0.015]O₂；最后将高镍材料与缺陷态石墨烯混合，即得到缺陷态石墨烯包覆的高镍正极材料。本技术方案可以改善高镍正极材料电导率低的缺点，可以有效的抑制高镍正极材料与电解液接触而发生的副反应。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，尤其涉及一种缺陷态石墨烯包覆高镍正极材料的制备方法。

背景技术

随着消费市场需求量的不断提高，动力电池的不断发展，三元材料因能量密度高、循环寿命较长、安全性较好等优点，成为近几年全球市场增量极大的正极材料。三元材料镍钴锰酸锂(NCM)综合了LiNiO₂、LiCoO₂、LiMn₂O₄三种材料的优点，弥补了单一材料所不具备的性能，三元材料中每种过渡金属都有其独特的作用，过渡金属之间存在着协同效应。镍元素主要保证材料的高容量，但是镍的含量太高会导致材料不稳定。钴元素可以减弱离子的混排现象，稳定材料的结构，还可以提高材料的电导率。Mn⁴⁺不参加电化学反应，使材料保持稳定的结构，锰元素主要起稳定结构的作用。因此，三元NCM材料具有很好的发展前景。Co和Al共同掺杂LiNiO₂形成的高镍三元正极(NCA)材料，同时具备了LiNiO₂的高容量、LiCoO₂的稳定结构和LiAlO₂的稳定性，也是非常具有应用前景的正极材料之一。

但是，三元材料NCM存在一些缺点：钴含量的降低，导电性能下降明显、电压平台较低；提高充电截止电压来获得高比容量,则会造成循环性能的恶化；镍的组分越高材料存储的容量越多，但是循环过程中由于热力学稳定性较差导致容量损失的也比较多。在NCA材料中，由于镍含量较高，在充放电过程中容易发生结构变化。随着使用次数的增加，逐渐由层状结构转变成尖晶石型，最后成为岩盐结构。循环次数的增加，高镍材料表面更多的结构处于脱锂态，造成颗粒内外所受应力不均，容易产生微裂纹，电解液渗入裂纹中，电解液中的HF进一步侵蚀电极，加速恶化；另外，表面生成导电性极差的“类NiO”相，不具有电化学活性，使材料性能恶化，尤其是容量严重衰减。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种缺陷态石墨烯包覆高镍正极材料的制备方法。

一种缺陷态石墨烯包覆高镍正极材料的制备方法，包括如下步骤：