[发明专利]一种改性高镍三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种改性高镍三元正极材料，该改性高镍三元正极材料包括高镍三元材料；以及包覆在所述高镍三元材料表面的羧酸型聚氨酯预聚体。在制备包覆层羧酸型聚氨酯预聚体的同时消耗高镍三元材料表面的残碱，且制备的羧酸型聚氨酯预聚体能够提高改性高镍三元正极材料的电化学性能，同时降低成本，具有应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种改性高镍三元正极材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的高速发展以及智能化设备的普及，锂离子电池因具有特殊优势而被广泛关注与研究。特别是，随着有限资源的快速消耗，汽车电动化已成为不可逆转的趋势，这对锂离子电池中的正极材料有这更高的容量要求。

正极材料作为锂离子电池的四大关键材料之一，其性能直接影响锂离子电池的性能。目前镍基三元材料作为正极材料应用较为广泛，但众所周知的是，镍基三元正极材料随着镍含量的提升，其比容量会有大幅度的提升，并引发一系列问题，比如：①正极材料随着镍含量的增加其吸水力不断增强，从而在表面生成大量残碱，从而影响其制备电芯的工艺以及电化学性能；②随着镍含量的增加，钴的含量随之降低，会造成材料在充放电过程中的结构稳定性变差，影响电池的循环性能。

为了解决上述问题，目前比较经常采用的手段是水洗与表面包覆，但是水洗会产生大量的污水，污染环境的同时也会破坏材料的晶格结构，导致不可逆转变；而表面包覆多采用氧化物，这些氧化物的价格高昂、用量大，会大幅增加材料成本，不利于商业化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种改性高镍三元正极材料及其制备方法，在高镍三元材料的表面包覆羧酸型聚氨酯预聚体，对高镍三元材料进行改性，降低高镍三元材料表面的残碱量，提高高镍三元材料的综合电学性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先提供了一种改性高镍三元正极材料，其包括：

高镍三元材料；

以及包覆在所述高镍三元材料表面的羧酸型聚氨酯预聚体。

进一步的，所述高镍三元材料的化学组成为LiNi_xCo_yM_1-x-yO₂，其中，0.65≤x＜1，0＜y≤0.20，M为Al、Mn、Mg中的至少一种。

进一步的，所述高镍三元材料与所述羧酸型聚氨酯预聚体的质量比为(40～100):1。

本发明还提供了一种改性高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

提供高镍三元材料；

获得改性高镍三元正极材料：真空脱水后的大分子多元醇与二异氰酸酯混合后，再缓慢向其中加入第一扩链剂与交联剂，升温至60～90℃，反应1～4h；同时在反应过程中加入溶剂调节粘度后，再缓慢加入第二扩链剂与所述高镍三元材料，于40～80℃继续反应1～4h后，干燥，制得改性高镍三元正极材料。

进一步的，所述的提供高镍三元材料的步骤，具体为：将高镍三元前驱体Ni_xCo_yM_1-x-y(OH)₂与锂源按照化学计量比混合均匀后，在氧气气氛中以10～20℃/min升温速率升温至600～800℃，保温10～20h，降温，即得高镍三元材料，其中，0.65≤x＜1，0＜y≤0.20，M为Al、Mn、Mg中的至少一种。

进一步的，所述的高镍三元前驱体Ni_xCo_yM_1-x-y(OH)₂与锂源的物质的量比为1:(0.99～1.07)。

进一步的，所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种。