[发明专利]一种制备有机物包覆高镍正极材料的方法

说明书

一种制备有机物包覆高镍正极材料的方法，属于锂离子电池技术领域。将一定质量的有机酸溶解在有机溶剂中，所得溶液与化学式为LiNi_xCo_(1‑x‑y)Mn_yO₂（0.65≦x＜1，0＜y＜0.35）的高镍正极材料在常温至55℃搅拌混合30 min‑300 min后，经过滤、有机溶剂多次洗涤以及干燥得到有机酸包覆的高镍正极材料。本发明具有工艺简单，成本低的优点，且所制备的有机物包覆高镍正极材料具有高比容量、良好的首次库伦效率以及优异的循环性能，适用于锂离子动力电池。

技术领域

本发明属于锂离子电池电极材料技术领域，涉及制备锂离子电池正极材料的方法。

背景技术

当今社会，锂离子电池因具有优异的储能及供电特性，被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动工具、电动自行车以及电动汽车等各个领域，极大的方便了人们的生活。现阶段，科研工作者正致力于提高锂离子电池的能量密度，使其能更好的服务大众。从锂离子电池工作机理来看，其能量密度主要决定于其所用电极材料的比容量。因此，不断提升电极材料比容量以及开发新的高比容量正极材料成为当务之急。在此背景下，高镍正极材料因具有较高的可获得容量，成为科研工作者的重点研究对象。然而，该类型材料普遍存在循环稳定性的问题需要去克服。

从已报道的研究结果可知，主要可通过表面包覆或离子掺杂去稳定高镍正极材料的稳定性。以表面包覆为例，该技术可以减少电极材料与电解液发生反应副反应，从而提升材料的电化学性能稳定性；常用的包覆材料包括金属氧化物（Al₂O₃，TiO₂，ZrO₂等），含锂化合物（Li₃PO₄，Li₂ZrO₃，Li₂SiO₃等）以及导电聚合物（聚苯胺等）。例如，Wang等（Electrochimica Acta 222 (2016) 806–813）以Li₂SiO₃为包覆材料有效增强了高镍LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂材料的循环性能以及倍率性能。尽管如此，以上所述包覆工艺需要涉及到二次高温处理或者较繁琐的处理过程，工艺复杂，且大部分情况下会损失一些容量以及降低首次库伦效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备有机物包覆高镍正极材料的方法，所制备的高镍正极材料具有比容量高、循环性能好以及成本低廉等特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

本发明所述的一种制备有机物包覆高镍正极材料的方法，其特征在于，将一定质量的有机酸溶解在有机溶剂中，所得溶液与化学式为LiNi_xCo_(1-x-y)Mn_yO₂（0.65≦x＜1，0＜y＜0.35）的高镍正极材料在常温至55 ℃搅拌混合30 min-300 min（优选60-120 min）后，经过滤、有机溶剂多次洗涤以及干燥得到有机酸包覆的高镍正极材料。

所述有机酸为苹果酸、酒石酸或海藻酸中的一种或多种，优选酒石酸。

所述的溶剂为无水乙醇、异丙醇或乙二醇中的一种或多种，优选乙醇。

所述的有机酸溶液浓度为0.02 mol/L-2 mol/L，优选0.8 mol/L-1.2 mol/L。

相比于现有技术，本发明的有益效果如下。

（1）本发明首次实现了以小分子有机物对高镍材料进行表面包覆，可同时提高材料在不同电流密度下的首次效率和循环稳定性，适用于高能量密度锂离子电池。

（2）本发明所采用的包覆技术，工艺简单且无需高温热处理，易于产业化并降低商业化产品价格。