[发明专利]一种正极材料、其改性方法和电池

说明书

本发明提供了一种正极材料的改性方法，包括：制备含锂镍钴锰氧的富锂相粉体；将包覆材料与分散剂和溶剂混合，超声分散，滴加至所述富锂相粉体中，研磨至干、煅烧，得到包覆产物；所述包覆材料选自六氟磷酸钾和偏磷酸钾中的一种或几种。本发明通过六氟磷酸钾和/或偏磷酸钾对xLi₂MnO₃·(1‑x)LiNi_yCo_zMn_1‑y‑zO₂富锂相粉体进行表面改性处理，高温下六氟磷酸钾原位分解形成具有三维结构的偏磷酸钾包覆层。表面包覆处理的富锂相材料的首次库伦效率、循环稳定性及倍率性能均得到提高，从而获得较好的电化学综合性能，能够满足高功率电子设备发展的需要。该正极材料的制备方法简单、适用范围广、成本低，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及储能材料技术领域，尤其是涉及一种正极材料、其改性方法 和电池。

背景技术

随着国家对新能源汽车给予越来越多的政策扶持，新能源汽车市 场会持续升温，随之将带动力型锂离子电池材料产业的发展。现有方 案明确要求了到2020年，新型锂离子动力电池单体比能量超过300 瓦时/公斤；系统比能量力争达到260瓦时/公斤、成本降至1元/瓦时 以下，使用环境达-30℃到55℃，可具备3C充电能力。到2025年， 新体系动力电池技术取得突破性进展，单体比能量达500瓦时/公斤。 目前，商品化的正极材料主要有LiMn₂O₄尖晶石型材料、LiFePO₄橄 榄石型材料及三元层状结构材料(NCM、NCA)。但是，LiMn₂O₄理 论比容量低(～148mAhg^-1)，LiFePO₄放电平台较低(～3.4V)，导致 了两种材料的极限能量密度受到限制，单体电池的能量密度小于150 Wh/kg。另外，尽管三元材料NCM的能量密度要远高于其他两种材料， 达到了200Wh/kg以上，但是距离2020年300瓦时/公斤的要求仍然 望尘莫及。

现有技术能够满足电动汽车300瓦时/公斤需求并且极具产业化前景的正 极材料只有富锂相材料一种。但富锂相也存在一些问题，如首次库伦效率低、 循环稳定性较差、倍率性能较差、循环过程中电压衰减以及高低性能不稳定 等。因此，如何改善富锂相的电化学性能，已成为当前研究的热点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种正极材料的制备方法， 本发明提供的正极材料首次库伦效率、循环稳定性及倍率性能好。

本发明提供了一种正极材料的改性方法，包括：

A)制备含锂镍钴锰氧的富锂相粉体；

B)将包覆材料与分散剂和溶剂混合，超声分散，滴加至所述富锂相粉体 中，研磨至干、煅烧，得到包覆产物；所述包覆材料选自六氟磷酸钾和偏磷 酸钾中的一种或几种。

优选的，所述富锂相粉体为xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_yCo_zMn_1-y-zO₂；其中0＜ x≤1，0≤y≤1,0≤z≤1。

优选的，步骤B)所述分散剂为水、无水乙醇或丙酮；所述溶剂为水、 无水乙醇或丙酮；

所述包覆材料与分散剂的质量比为1：1～5。

优选的，步骤B)所述超声分散的时间为0.05～1h；所述研磨时间为0.1～1h。

优选的，步骤B)所述煅烧的升温速率的范围为1～8℃/min，煅烧的温度 为100～700℃，煅烧的时间为1～10h。

优选的，步骤A)所述富锂相正极材料的颗粒大小为100nm-10μm。