[发明专利]纳米结构双包覆的镍钴锰三元正极材料的制备方法、制得的三元正极材料

说明书

本发明公开纳米结构双包覆的钴镍锰三元正极材料的制备方法，涉及镍钴锰三元正极材料技术领域，本发明包括(1)一次包覆：将锂盐、金属氢氧化物前驱体、镁铝尖晶石纳米粉体按一定的质量比称取后混合球磨、热处理、水洗，得到镁铝尖晶石纳米粉体包覆的镍钴锰三元正极材料；(2)二次包覆：将一次包覆材料、碳纳米管按一定的质量比称取后在无水乙醇中搅拌混合，经过离心、干燥、过筛后得到镁铝尖晶石纳米粉体与碳纳米管双包覆的镍钴锰三元正极材料。本发明还提供采用上述方法制得的钴镍锰三元正极材料。本发明的有益效果在于：包覆的镍钴锰三元正极材料结构稳定性高、导电性优良，利用该材料制备的锂离子电池在高电压下具有优良的循环性能。

技术领域

本发明涉及镍钴锰三元正极材料技术领域，具体涉及纳米结构双包覆的钴镍锰三元正极材料的制备方法、制得的三元正极材料。

背景技术

随着能源危机和环境污染等问题的日益突出，开发可持续发展新能源，建设低碳社会成为当务之急。锂离子电池作为一种新型高能绿色电池备受关注。层状镍钴锰三元正极材料是一种极具发展前景的材料，与LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂相比，具有成本低、容量大、循环性能好、热稳定好、结构比较稳定等优点。

虽然镍钴锰三元正极材料具有诸多优点，但是该材料仍然存在一定的问题，如电解液对电极材料有一定的腐蚀作用，使材料的容量衰减，影响材料的循环稳定性。所以，对正极材料的改性成为提高材料电化学性能的重要手段，其中包覆是最为简单有效的方法。包覆层的存在能维持其自身的表面结构稳定性，避免活性物质和电解液间的直接接触，抑制材料在高电位条件下过渡金属元素的溶解，从而改善正极材料的容量保持率。

如公开号为CN112803009A的专利申请公开将锂硼氧化物包覆在镍钴锰三元正极材料的一次颗粒表面，形成形状规整的多面体颗粒，抑制微裂纹的产生，提升循环稳定性，但是所得镍钴锰三元正极材料组装成扣式电池，1C倍率下100次循环后容量保持率为92.1％。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种包覆型镍钴锰三元正极材料的制备方法及制得的镍钴锰三元正极材料，能够提高电池的循环性能、倍率性能和安全性能。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

纳米结构双包覆的镍钴锰三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)一次包覆：

A、将镁铝尖晶石纳米粉体进行球磨；

B、球磨混合：将锂盐、镍钴锰氢氧化物前驱体、步骤(1)中球磨后的镁铝尖晶石纳米粉体混合，进行干法球磨，球磨后分离出球磨珠得到黑色粉体；

C、热处理：将得到的黑色粉体进行热处理至反应完成，得到镁铝尖晶石纳米粉体包覆的镍钴锰三元正极材料；

(2)二次包覆：将一次包覆料、碳纳米管与乙醇溶液混合，搅拌，将混合液离心、干燥、过筛后，获得纳米结构双包覆的镍钴锰三元正极材料。

有益效果：本发明制备方法采用双层包覆，内层包覆镁铝尖晶石纳米粉体，外层包覆碳纳米管。镁铝尖晶石纳米粉体具有熔点高、热膨胀系数低、抗磨蚀能力好以及化学稳定性好等特点。将其作为镍钴锰三元材料的包覆物，一方面能够稳定材料晶体结构，另一方面，可以减少镍钴锰三元正极材料基体与电解液的接触，有效抑制了电解液中微量氢氟酸的腐蚀作用，提高了电池的安全性。

外层碳纳米管包覆层能够增强材料的导电性，而且包覆物可以降低三元正极材料基体中的残余碱含量，提高材料的结构稳定性和电子导电性，因此由该正极材料制成的锂离子电池在高电压下具有优良的循环性能、倍率性能和安全性能。

本发明所提供的制备方法操作简便，可行性强，安全性高。