[发明专利]一种高镍三元正极材料湿法包覆用试剂及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种高镍三元正极材料湿法包覆用试剂，属于新能源汽车用锂离子动力电池技术领域。一种高镍三元正极材料湿法包覆用试剂，包括下列原料：金属源和/或络合剂、溶剂；所述金属源为锂源、铝源、镁源、钛源、锰源、镍源、磷源中的至少一种；所述络合剂为CTAB、柠檬酸、柠檬酸铵中的至少一种；所述溶剂为去离子水、乙醇、无水乙醇、丙酮中的至少一种。这种湿法包覆用试剂在材料表面通过液相反应包覆在材料表面，使得材料表面包覆均匀，循环性好，残碱水平低。

技术领域

本发明属于新能源汽车用锂离子动力电池技术领域，具体涉及一种高镍三元正极材料湿法包覆用试剂及其制备方法、应用。

背景技术

三元正极材料是目前市场上用量最大、最有前景的正极材料之一，目前市场主流三元正极材料包括NCM和NCA，与LiCoO₂、LiNiO₂和LiMnO₂三种正极材料相比，NCM或NCA综合了以上三种材料的优点，实现三元协同效应，具有能量密度高、成本较低、市场前景较好的优势。

NCM和NCA中三种元素对材料电化学性能的影响机理不一样，其中，Ni主要作用是有助于提高电池容量；Co主要作用是能稳定三元材料的层状结构并抑制阳离子混排，提高材料的电子导电性和改善循环性能；Mn或Al主要作用是改善材料的结构稳定性、安全性以及降低材料的合成成本。

随着社会发展，续航里程和成本逐渐成为消费者选择新能源汽车的一项重要指标，因此推动正极材料逐渐向高镍(提高容量、增加续航)低估(降低成本)方向发展，但是随Ni含量升高，材料表面残碱水平越高和锂镍混排越严重，导致循环性能恶化、胀气严重、安全性能降低。

目前，高镍(n_Ni≥0.80)材料生产工艺主要是通过水洗包覆等工艺来降低材料表面的残碱，但是水洗后材料性能会大大降低，同时内阻变大，影响材料的循环寿命和安全性能。

专利CN201910041610.9公开了一种干法和湿法碳包覆高镍三元正极材料的制备方法，该方法所制得的材料循环性能和倍率性能有提升，但是通过该专利提供SEM图发现材料表面包覆不均匀，容易导致材料批次稳定性不佳及循环跳水风险；专利201811522126.X公开了磷酸锰铁锂的制备方法及其包覆三元材料的方法，该方法通过湿法融合方法，制备纳米级高容量的正极材料，通过该方法制得的三元材料循环性能和安全性能有提升，但是该方法设计水热合成反应，不适合工业化大生产。因此，高镍正极材料的湿法包覆工艺及包覆剂的选择有待优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供了一种高镍三元正极材料湿法包覆用试剂及其制备方法、应用，这种湿法包覆用试剂在材料表面通过液相反应包覆在材料表面，使得材料表面包覆均匀，循环性好，残碱水平低。

本申请解决其技术问题的解决方案是：

一种高镍三元正极材料湿法包覆用试剂，包括下列原料：金属源和/或络合剂、溶剂；所述金属源为锂源、铝源、镁源、钛源、锰源、镍源、磷源中的至少一种；所述络合剂为CTAB、柠檬酸、柠檬酸铵中的至少一种；所述溶剂为去离子水、乙醇、无水乙醇、丙酮中的至少一种。

优选地，所述锂源为LiOH、Li₂CO₃、LiNO₃、CH₃COOLi中的至少一种。

优选地，所述铝源为Al₂(SO₄)₃、Al(NO₃)₃、Al[OCH(CH₃)₂]₃、AlCl₃中的至少一种。