[发明专利]一种三元正极材料@氧化钇核壳结构复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三元正极材料@氧化钇核壳结构复合材料的制备方法，属于锂离子电池正极材料技术领域。该制备方法包括包覆步骤和焙烧步骤，包覆步骤中首先分别将三元正极材料和钇源前驱体进行分散，然后进行合液和升温水解，生成了包覆均匀的中间产物。最好再通过焙烧过程，获得高结晶度、高纯度的产物。此外，本发明还公开了一种三元正极材料@氧化钇核壳结构复合材料。该复合材料与未经过包覆处理的原始三元正极材料相比，复合物导电导离子性显著提高、比容量较高、循环稳定性好、倍率性能提高、内阻降低的特点。该制备过程简单、无污染、成本低、流程短、易于工业放大。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及三元正极材料@氧化钇核壳结构复合材料及制备方法，可用于锂离子电池正极材料。

背景技术

高镍层状三元正极材料因为其具备高容量、较高功率密度及相对较好的热稳定性已被逐步用于商用电动汽车中。然而，这类材料因为高镍含量，更高的锂镍混排效应显著影响锂离子的嵌入脱出，同时导致热稳定性变差。更严重的是，表层结构更不稳定，整体易于发生由层状结构向尖晶石结构、惰性岩盐相的转变，形成的表面厚惰性层会显著降低电子离子传输效率。

虽然，对电极活性材料进行表面包覆可以有效地提升整体性能，但是，现有技术中氧化钇多数是和其他元素进行混合，而为三元正极材料进行包覆。归其原因，可能是现有技术中的先混合后烧结的方法，无法使得三元正极材料表面可以形成包覆均匀的氧化钇，此外目前现有技术中无法获得高结晶度的氧化钇层。此外，鲜见单独利用钇氧化物对三元正极材料直接进行包覆形成核壳结构复合材料，并对该种复合结构材料的特性进行研究。

针对以上问题，本发明旨在提出一种三元正极材料@氧化钇核壳结构复合材料及制备方法。制备出的复合材料氧化钇含量易控制、包覆均匀且结晶度较高，用上述核壳结构复合物制备出的电池比容量较高、循环稳定性好、大电流下放电能力提升、内阻显著下降的特点。该制备过程简单、无污染、成本低、流程短、易于工业放大。

发明内容

本发明实施例提供了一种三元正极材料@氧化钇核壳结构复合材料及其制备方法，以提供一种包覆层均匀、结晶度高的锂离子电池正极复合材料。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明第一个发明是提供一种三元正极材料@氧化钇核壳结构复合材料的制备方法。

在一些示例性的实施例中，在所述三元正极材料@氧化钇核壳结构复合材料的制备方法中，所述三元正极材料为镍钴铝NCA或镍钴锰NCM，所述制备方法包括包覆步骤和焙烧步骤；

其中，所述包覆步骤包括：

将所述三元正极材料与溶剂混合，进行搅拌及超声分散，获得混合液A；

将钇源前驱体与溶剂混合，进行搅拌及超声分散，获得混合液B；

将混合液A和B混合后，获得混合液C；

将所述混合液C升温至水解反应温度进行包覆反应，获得中间产物；

其中，所述焙烧步骤包括：

将所述中间产物在惰性气氛的保护下进行焙烧，获得所述三元正极材料@氧化钇核壳结构复合材料。

本发明提供了一种新的锂离子电池正极材料的制备工艺，生成了一种高结晶度包覆的三元正极材料的核壳结构复合材料。在上述制备方法中，分别包括液相包覆步骤和转化步骤。

其中，包覆步骤的目的在于能够在三元正极材料表面形成一层均匀度高的中间产物，转化步骤的目的在于将此中间产物转化成高结晶度的氧化钇层。