[发明专利]一种表面包覆的三元正极材料、其制备方法及用途

说明书

本发明提供一种表面包覆的三元正极材料、其制备方法及用途，所述表面包覆的三元正极材料的制备方法包括以下步骤：将三元正极材料与镁盐混合；将混合料在100‑150℃下焙烧1‑4h；然后在500‑720℃下焙烧1‑3h制备得到焙烧料；将焙烧料和导电碳黑加入到去离子水中，在超声的条件下配制成悬浊液；将悬浊液放置于喷雾干燥器中，进口温度控制在150‑200℃，出口温度控制在100‑120℃，在低温条件喷雾制成表面包覆的三元正极材料。本发明所述方法能在低温、无保护气氛的条件下在三元正极材料表面包覆碳层；包覆碳层和未包覆碳层的三元正极材料相比，前者提高了电子的转移速率，改善了材料的电化学性能。

技术领域

本发明涉及正极材料技术，尤其涉及一种表面包覆的三元正极材料、其制备方法及用途。

背景技术

近年来由于传统化石燃料的频繁使用，导致全球环境污染问题越来越严重。与此同时，大气污染使得人类受到了大自然的惩罚。开发清洁、高效且可循环利用的新能源迫在眉睫。在众多新能源中，锂离子电池由于其具有环境友好、高能量密度、高功率密度、循环寿命长等突出优点成为全球化学科研工作者研究的热点。锂离子电池的关键在于正负极材料的选用和优化。在众多正极材料中镍钴锰三元正极材料由于其具有较高的比容量、良好的安全性及较低的成本被公认为最具有潜力的正极材料。但是在电池充放电过程中，三元正极材料中的活性物质会直接与电解液接触，使得活性物质与电解液发生反应，导致电池在循环若干次后正极材料结构坍塌，从而影响电池电化学性能。表面包覆可以阻止活性物质与电解液的直接接触，抑制界面反应发生来改善电化学性能。常用的包覆物有氧化物，氟化物，磷酸盐等。但是这些无机包覆物会阻碍电子的转移，需在此包覆的基础上再进行一层碳包覆。正极材料表面的碳包覆往往是在惰性气氛的保护下于高温条件下烧结。一方面在高温条件下导电碳黑或多或少会与正极材料发生反应；另一方面惰性氛围的引入会增加一定的成本。有鉴于此，特提出本专利来解决上述遇到的碳包覆问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对常见包覆物阻碍电子转移，需在此基础上多增加一层碳包覆，但是目前碳包覆技术多在惰性气氛的保护下，在高温条件中进行，不仅增加了碳与三元正极材料反应的几率，还提高了成本。本发明提出一种表面包覆的三元正极材料的制备方法，该方法能在低温无需保护气体的氛围下包覆碳层；额外包覆的碳层和未进行额外包覆碳层的材料相比，前者提高了电子的转移速率，从而改善了材料的电化学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种表面包覆的三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1.将三元正极材料与镁盐混合；

步骤2.将混合料在100-150℃下焙烧1-4h，使镁盐分解；然后在500-720℃下焙烧1-3h，使得Mg包覆在三元正极材料表面；优选的，将混合料在100-130℃下焙烧2-3h；然后在500-550℃下焙烧2-3h制备得到焙烧料；

步骤3.将焙烧料和导电碳黑加入到去离子水中，在超声的条件下配制成悬浊液；

步骤4.将悬浊液放置于喷雾干燥器中，进口温度控制在150-200℃，将喷雾干燥器中的空气加热，用于干燥上述悬浊液；出口温度控制在100-120℃，保证经喷雾后材料的干燥性。在不高于200℃的热空气流条件下，将上述悬浊液喷干制成表面包覆的三元正极材料。

进一步地，所述镁盐为低温下容易分解的镁盐，优选的所述镁盐为硝酸镁、醋酸镁、草酸镁、碳酸镁和碳酸氢镁中的一种或多种；所述镁盐占混合料总量的0.5％wt-5％wt。