[发明专利]一种锂离子电池正极材料

说明书

一种锂离子电池正极材料，为Li₃PO₄包覆的铯离子掺杂镍钴锰三元正极材料；所述镍钴锰三元正极材料可表示为LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中0.6≤x1，0y≤0.2，0z≤0.2，x+y+z=1。本发明锂离子电池三元正极材料，包覆物质分布均匀，材料的结构稳定性得到增强，循环性能以及倍率性能明显提升；本发明为全新的Li₃PO₄包覆的铯离子掺杂镍钴锰三元正极材料；本发明的制备方法简单，适合于大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池材料，具体涉及一种锂离子电池正极材料。

背景技术

近年来，随着纯电动汽车及混合式电动汽车的不断发展，锂离子电池的应用前景更为广阔，同时对锂离子电池的功率性能和循环性能也提出更苛刻的要求。

正极材料是锂离子电池的重要组成部分，其性能的优良与否，在很大程度上影响了由其组装而成的锂离子电池的充放电性能。镍钴锰三元锂离子电池正极材料由于过渡金属间的协同效应，具有高比容量的优点。但是，在电池的充放电过程中，三元正极材料与电解液之间处于热力学不稳定状态，脱锂后的正极材料与电解液直接接触，容易与电解液发生反应，从而导致正极材料中的部分金属离子溶解到电解液中，破坏正极材料的结构，最终影响电池的循环寿命、倍率性能和安全性能。

采用掺杂和表面包覆的手段可以在一定程度上改善正极材料的结构稳定性以及缓解电解液对正极材料的腐蚀。CN112670485A公开了一种Mg、Al、Zn共掺杂以及碳化钨包覆的三元正极材料及其制备方法，但是该方法是先经过一次烧结获得金属离子共掺杂的三元材料，再将碳化钨与三元材料混合均匀经过二次烧结得到的掺杂和包覆共修饰的三元材料，制备方法经过两次高温烧结，比较复杂，而且无法实现包覆层的均匀包覆。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种循环性能和倍率性能好的锂离子电池三元正极材料。

一种锂离子电池正极材料，为Li₃PO₄包覆的铯离子掺杂镍钴锰三元正极材料；所述镍钴锰三元正极材料可表示为LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中0.6≤x1，0y≤0.2，0z≤0.2，x+y+z＝1。

优选地，所述锂离子电池正极材料，制备方法包括以下步骤：

(1)将镍钴锰三元前驱体在水中分散均匀，加入碳酸铯并搅拌溶解，加入磷酸，搅拌进行反应，加入甲醇，搅拌，取沉淀，得CsH₂PO₄包覆改性的镍钴锰三元前驱体；

(2)将所述CsH₂PO₄包覆改性的镍钴锰三元前驱体与锂源混合均匀，在氧气气氛下热处理，即成。

优选地，步骤(1)中，所述的镍钴锰三元前驱体为镍钴锰的复合氢氧化物、复合氧化物中的一种或两种以上的混合物。

优选地，步骤(1)中，所述水为去离子水。

优选地，步骤(1)中，所述镍钴锰三元前驱体与水的用量比为1g∶7～12mL。

优选地，步骤(1)中，所述镍钴锰三元前驱体与碳酸铯的摩尔比为100:∶1～4。

优选地，步骤(1)中，所述磷酸以浓度为80wt％以上的水溶液形式加入。

优选地，步骤(1)中，碳酸铯与磷酸的摩尔比为1∶1.9～2.2。

优选地，步骤(1)中，加入磷酸后搅拌8～15min。