[发明专利]三元正极材料及其制备方法及包含该材料的锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种三元正极材料及其制备方法及包含该材料的锂离子电池。工艺包括：将三元正极材料、导电无机盐混合均匀溶于溶剂，得第一混合液，蒸干第一混合液中的溶剂，得混合粉末；煅烧混合粉末，得到无机锂盐化合物包覆三元正极材料颗粒的煅烧物；氧化剂、导电聚合物单体、以及煅烧物溶于溶剂得第二混合液，使导电聚合物单体氧化聚合生成导电聚合物，导电聚合物包覆在各三元正极材料颗粒的无机锂盐化合物外层；过滤混合液，洗涤，干燥，即得锂离子电池三元正极材料。应用该技术方案有利于抑制电解液对高镍三元正极材料表面的副作用。提高锂离子电池的首次放电容量。增强高镍三元正极材料的倍率放电以及循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种三元正极材料及其制备方法及包含该材料的锂离子电池。

背景技术

自1993年索尼成功商业化锂离子二次电池以来，经过20多年的发展，以钻酸锂为代表的锂离子电池已经占据大部分消费品电池市场，当前政府与社会强烈的环保意识和政策正推动着锂电池的电动化发展，高镍三元正极材料相比常规的钻酸锂和磷酸铁锂材料具有高能量密度、低成本的优势，因此成为企业与科研院所的主要研发方向之一，然而该类材料大多存在高温产气严重以及成本偏高等问题，市场化道路频频受阻。单晶三元正极材料相比普通的二次球颗粒具有机械强度高、比表面积低、表面光滑等特点，能有效改善其加工性能、降低表面副反应，具有良好的循环和安全性能，同时降低高镍材料中钻的含量可以有效降本，因此，开发高镍低钻单晶三元正极材料成为三元正极材料在动力电池市场化的研究新方向。

近年来，国内有不少公司采用新型高温烧结技术合成出了类似于钻酸锂的微米级高镍低钻三元单晶颗粒制备出的微米级一次单晶颗粒具有颗粒小、晶体结构更加完整、较高的压实密度和优异的电极加工性能，虽然已经大幅度降低类似于二次颗粒正极材料在充放电期间由于颗粒膨胀所造成的微裂纹现象，改善了电芯的循环及安全性能，但是钻含量的降低通常会造成电子导电性下降以及层状结构不稳等问题，同时高镍三元正极材料在高度脱嵌锂的状态下容易发生金属和氧原子溶出，因此该类单纯的高镍三元一次单晶颗粒在高电压充放电过程中仍面临着首次充放电效率低、容量损失严重和倍率性能差等缺陷。

发明内容

本发明实施例的目的之一在于提供一种三元正极材料及其制备方法及包含该材料的锂离子电池，应用该技术方案有利于抑制电解液对高镍三元正极材料表面的副作用。提高锂离子电池的首次放电容量。增强高镍三元正极材料的倍率放电以及循环性能。

第一方面，本发明实施例提供的一种锂离子电池三元正极材料的制备方法，包括：

将三元正极材料、导电无机盐混合均匀溶于溶剂，得第一混合液，

蒸干所述第一混合液中的溶剂，得混合粉末；

在温度为400～600℃下，煅烧所述混合粉末，所述导电无机盐与所述三元正极材料表面的残锂反应，在所述三元正极材料表面生成锂离子电导的无机锂盐化合物，得到所述无机锂盐化合物包覆所述三元正极材料颗粒的煅烧物；

氧化剂、导电聚合物单体、以及所述煅烧物溶于溶剂得第二混合液，使所述导电聚合物单体氧化聚合生成导电聚合物，所述导电聚合物包覆在各所述三元正极材料颗粒的所述无机锂盐化合物外层；

过滤所述第二混合液，洗涤，干燥，即得锂离子电池三元正极材料。

可选地，所述三元正极材料为镍钻单晶三元正极材料。

可选地，所述三元正极材料的分子式为Li_aNi_xCo_yMn_yA_zO₂，，0.95＜a＜1.08、0.5＜x＜0.2、0＜y≤0.3、0≤Z≤0.05，A为Mn、Al、Ti、Mg、Zr中的至少一种。