[发明专利]一种锂电池疏水型NCA正极材料及制备方法

说明书

本发明属于锂电池负极料技术领域，具体涉及一种锂电池疏水型NCA正极材料及制备方法。本发明的方法包括：将NCA粉末和钛酸酯、导电剂加入异丙醇中，机械搅拌15～30min，将有机造孔剂溶解于去离子水中，与分散液混合，加氢氧化锂调节PH至8～9，在40～60℃下搅拌0.9～1.1h，过滤干燥，获得改性NCA粉末；将改性NCA粉末在氩气保护、300～600℃下烧结1.9～2.1h，获得多孔氧化钛层包覆的NCA粉末。本发明可以有效提高NCA正极材料的疏水能力，同时离子导体凝胶具有优异的锂离子传导能力和耐高温性能，进一步提高了正极材料的循环性能。

技术领域

本发明属于锂电池负极料技术领域，具体涉及一种锂电池疏水型NCA正极材料及制备方法。

背景技术

为了满足持续升高的电池能量密度的需求，正极材料从普通三元材料逐渐向高镍三元材料进行过渡。目前的高镍材料主要分为两类：NCM811和NCA材料，这两种材料各有优缺点，这两种材料都面对一个严峻的问题，那就是这两种材料对环境湿度非常敏感，在环境湿度较大的情况下，高镍材料会发生吸水的问题，影响材料的电化学性能。

专利申请CN200810300652.1提供的复合电极片是由疏水性单体30～500份和亲水性单体0～200份在含有100份水溶性聚合物的水溶液中由1～5份引发剂引发接枝共聚合得到聚合物胶体乳液；然后按聚合物胶体乳液中固形物含量100％计，加入0～100％的无机填料和20～100％的增塑剂，所得浆料涂覆在碳负极极片上，干燥即得。该电极片具有优良的热稳定和电化学稳定性，吸液性高，吸液速度快，并在整个循环使用寿命期间保持较高的吸液率，电池具有可靠安全性和循环寿命，为锂电池领域提供了一条新的思路。

专利申请CN201580030667.9提出了表面涂覆的正极活性材料、其制备方法和包含其的锂二次电池，通过在正极材料表面涂布聚酰亚胺(PI)和炭黑的纳米膜，对正极材料进行保护。

然而，这些方法都存在一个较为严重的问题，即表面涂布的物质对于制备过程和反应中产生的痕量水难以进行有效控制，对设备和生产工艺要求较高。因此，针对NCA正极材料的疏水改性处理具有十分重要的实际意义。

专利申请CN201510628492.3公开了一种改性超疏水材料包覆的锂离子电池高镍正极材料及其制备方法，所述锂离子电池高镍正极材料的表面包覆有改性超疏水材料，颗粒与颗粒之间由改性超疏水材料桥接；其中改性超疏水材料是将纳米材料沉积在超疏水材料表面而得到的。本发明通过对超疏水材料进行表面改性，提高了超疏水材料的疏水亲电解液性和导电性，然后将改性超疏水材料以三维网络形式包覆在锂离子电池高镍正极材料颗粒表面以及颗粒之间，有效地实现了高镍正极材料表面疏水导电处理，减少了环境水分与表面游离锂反应以及痕量水与电解液发生副反应，提高了锂离子电池高镍正极材料在电池中的安全性、循环性和存储性能。专利申请CN201710544853.5公开了一种碳和二氧化钛包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，该正极材料包括内核、第一包覆层、第二包覆层，所述内核为镍钴铝酸锂，所述第一包覆层为二氧化钛，其包覆量为所述正极材料质量的0.1％～1％，所述第二包覆层为碳材料，其包覆量为所述正极材料质量的1％～3％，本发明通过使用简单高效的多次包覆法在镍钴铝酸锂表面包覆2层致密均匀的包覆层，该包覆层可有效弥补单一包覆的缺陷，使材料在改善循环性能的同时还能提高材料的倍率性能。

专利申请CN201710195762.5公开了一种偏钛酸锂包覆镍钴铝酸锂正极材料的制备方法。该偏钛酸锂包覆镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征为：将二氧化钛和镍钴铝酸锂粉体同时加入包覆装置中，经过充分分散、吸附和重组，得到固体粉末；将固体粉末放入马弗炉升温，在空气气氛下焙烧，然后自然降温至室温，得到偏钛酸锂包覆的镍钴铝酸锂。本发明采用偏钛酸锂对表面进行包覆，偏钛酸锂作为Li⁺的导体材料，能够更好地实现Li⁺的嵌入和脱出，提高材料的循环性能和倍率性能；同时采用偏钛酸锂包覆，以降低NCA对湿度敏感性，减少电极材料与有机电解液的直接接触，进一步改善NCA的结构稳定性，提高材料的安全性。