[发明专利]一种高分子多孔膜包覆的镍钴锰酸锂正极材料及制备方法

说明书

本发明适用于正极材料技术领域，提供一种高分子多孔膜包覆的镍钴锰酸锂正极材料及制备方法。本发明以掺杂的传统二次球三元正极材料为基体，以叔胺类化合物以及有机锡作为复合催化剂，水作为发泡剂将聚醚三元醇与异氰酸酯聚合发泡为聚氨酯多孔膜与常规包覆材料复合包覆在基体表面，形成无机颗粒增强高分子多孔膜包覆的镍钴锰酸锂正极材料，保留了传统二次球三元材料的加工性能、容量以及倍率性能的优势，也提高了材料在高电压下的循环性能。

技术领域

本发明属于锂电池正极材料技术领域，尤其涉及一种高分子多孔膜包覆的镍钴锰酸锂正极材料及制备方法。

背景技术

为提高锂离子电池的能量密度，提高使用电压是一个有效的方法。高电压用三元正极材料通常做成类似钴酸锂形貌的单晶或类单晶形貌。但这种材料制备工艺难度大，制成极片后回弹严重，容量与倍率性能都比传统二次球形貌低。但传统二次球型三元材料由于高电压下抵抗电解液腐蚀和应力侵蚀能力较弱，导致高电压下循环性能表现不佳。为提高材料在高电压下抵抗电解液腐蚀的能力，可选用对HF不明感的有机聚合物作为包覆剂，但这会影响材料导电性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种高分子多孔膜包覆的镍钴锰酸锂正极材料及制备方法，旨在解决现有二次球型三元材料锂电池高电压下循环性能表现不佳的技术问题。

一方面，一种高分子多孔膜包覆的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括下述步骤：

步骤S1、称取一定比例的镍钴锰三元前驱体、锂源、掺杂改进剂混合制备得到调和粉；

步骤S2、将所述调和粉在一定温度下进行热处理，获得掺杂改进型镍钴锰酸锂二次球三元材料；

步骤S3、按比例称取所述掺杂改进型镍钴锰酸锂二次球三元材料、包覆剂后置入混料机中混合均匀；

步骤S4、将聚醚三元醇与异氰酸酯混合，随后喷入所述混料机中，随后喷入叔胺、有机锡、水，再次混匀；

步骤S5、将混料机中的混合物加入耙式搅拌加热装置，在低温下热处理，使聚醚三元醇与异氰酸酯聚合发泡成膜，同时包覆剂均匀粘结在掺杂改进型镍钴锰酸锂二次球三元材料上，形成无机颗粒增强的高分子多孔膜包覆层，随后负压干燥；

步骤S6、负压干燥完后出料，经过胶体磨分散，获得无机颗粒增强高分子多孔膜包覆的镍钴锰酸锂正极材料。

进一步的，步骤S1中，所述锂源为氢氧化锂或碳酸锂，且锂元素与镍钴锰三元前驱体的摩尔比值为1.0～1.10，所述掺杂改进剂为Al、Zr、Mg、Ti、W元素化合物中的一种或多种，掺杂改进剂的添加量小于镍钴锰三元前驱体和锂源总质量的2％。

进一步的，步骤S2中，调和粉热处理的温度为750～950℃，热处理时间为5～20h。

进一步的，步骤S3中，所述包覆剂的添加量小于掺杂改进型镍钴锰酸锂二次球三元材料质量的0.5％，所述包覆剂为Al、Ti、Si、B、C、W元素化合物中一种或多种。

进一步的，步骤S4中，所述聚醚三元醇的分子量为3000，所述异氰酸酯的型号为TDI-80或TDI65，所述叔胺为三乙醇胺或N,N-二甲基苯胺，所述有机锡为辛酸亚锡或二丁基锡二月桂酸酯。

进一步的，步骤S5中，低温下热处理的温度小于70℃，处理时间为5～20h。

进一步的，步骤S3中掺杂改进型镍钴锰酸锂二次球三元材料与包覆剂高速混合均匀，然后在步骤S4中，首先调低混料机转速，将混合后的聚醚三元醇与异氰酸酯喷入混料机中，然后调高混料机转速，继续喷入叔胺、有机锡、水，高速混合均匀。

另一方面，所述高分子多孔膜包覆的镍钴锰酸锂正极材料，由上述方法制备得到，其基体为掺杂改进型镍钴锰酸锂二次球三元材料，包覆层为附着有包覆剂高分子多孔膜。