[发明专利]一种复合包覆型高镍锂正极材料及其制备工艺

说明书

本发明提供一种复合包覆型高镍锂正极材料及其制备工艺，属于锂离子电池材料技术领域，本发明制备得到的复合包覆型高镍锂正极材料壳层覆盖了一层富空位缺陷的金属氧化物。该复合包覆型高镍锂正极材料构成简单，易产业化，且其导电性强、热稳定性好、电荷转移内阻小，大电流放电性能及过充性能优于传统的高镍锂复合物。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种复合包覆型高镍锂正极材料及其制备工艺。

背景技术

电能是目前日常生活中被广泛应用的清洁能源之一，随着社会可持续发展，环保型交通工具越来越受人类的喜爱，而新能源动力电池也将会成为人类的首要选择。锂离子电池在电化学储能方面得到了广泛的应用，如便携式电子产品和医疗设备等，随着社会的发展，人们对环保的要求不断提高，电动汽车成为汽车行业发展的方向。而研发高能量密度的锂离子电极材料成为当前电动汽车行业研究的热点。

高镍锂复合物因具有较高的能量密度、可逆放电比容量和较低的生产成本而备受关注。然而，其阳离子混排、高的表面残碱、微裂纹与相变和析氧等结构问题，造成倍率性能、循环性能和热稳定性能的降低，进而制约其在锂离子电池中的运用。现有常见的表面包覆工艺，能够解决上述技术问题，能够隔绝电极材料与电解液直接接触，降低了表面残碱，并减少HF腐蚀。

但是，其同样也面临着以下问题：其一，溶剂热或物理混合的方法会造成包覆层不均匀或较厚，而原子沉积的方法虽然可以形成均匀的致密膜，但仪器设备昂贵、过程繁琐；其二，无机氧化物等低电导率物质会降低高镍主体材料的电子穿梭速率和电池的倍率性能，而导电碳或聚合物虽然可以通过提高电子的传输而提高倍率性能，但也因碳材料易团聚或导电聚合物分子量太大，导致电池的电化学极化或质量能量密度降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种复合包覆型高镍锂正极材料及其制备工艺，本发明制得的复合包覆型高镍锂正极材料离子导电性、电子导电性显著提高，电荷转移内阻显著降低。

为实现上述目的，本发明提供一种复合包覆型高镍锂正极材料的制备工艺，采用如下技术方案：

一种复合包覆型高镍锂正极材料的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1、将预氧化的高镍锂前驱体和锂源通过混料机混合均匀，氧气气氛下进行一次烧结，然后粉碎、过筛，得到高镍锂复合物；

步骤2、将基质包覆材料A和掺杂材料B同时研磨混合均匀，过400目超声振筛2次，期间环境露点≤-30℃，然后进行第一热处理，烧结完毕后，自然冷却，得到包覆材料C；将包覆材料C进行研磨、过筛、并在惰性气体气氛下进行第二热处理，烧结完毕后，降温，得到富空位缺陷包覆材料D；

步骤3、将步骤2所得富空位缺陷包覆材料D与步骤1所得高镍锂复合物混合均匀，在惰性气体气氛下烧结，自然冷却后，即得复合包覆型高镍锂正极材料。

进一步的，所述步骤2中，所述基质包覆材料A中的金属离子半径r_A和所述掺杂材料B中的金属离子半径r_B满足以下关系式：|(r_B-r_A)/r_B|≤0.30；

所述基质包覆材料A中的金属原子电负性L_A和所述掺杂材料B中的金属原子电负性L_B满足以下关系式：|L_A-L_B|≤0.04；

所述掺杂材料B中的金属原子的物质的量n_B和所述基质材料A中的金属原子的物质的量n_A满足以下关系式：0.001≤n_B/(n_B+n_A)≤0.01。

进一步的，所述步骤2中，第一热处理的温度为500-900℃，第一热处理的时间为1-10h。