[发明专利]一种高镍基锂电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料，具体涉及一种高镍基锂离子电池正极材料。 

背景技术

由于具有高容量、低成本的优势，高镍系正极材料是一种极具前景的锂离子电池材料。由于镍系正极材料固有的缺陷，即处于高氧化价态的Ni⁴⁺离子具有很强的氧化性，尤其是在较高的温度时，材料表面高浓度4价镍离子极易和电解液反应并产生大量的气体和热量，导致该体系电池安全性能差，使用寿命低。这正是目前高镍基正极材料没有广泛应用的原因。 

目前高镍材料多采用①掺杂稳定结构，其表面镍浓度很高，极易在充电条件下和电解液发生放热反应，材料结构破坏、电解液性能恶化，影响电池安全和使用寿命；②对高镍正极材料表面采用氧化物包覆，包覆量少则对安全和寿命提升有限；包覆量大时，由于氧化物多为电子绝缘体，导致材料的电导率降低，极化增加，充放电曲线变陡，电池输出功率变小。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种表面附有包覆层的高镍基锂离子电池正极材料，包覆层材料和高镍基正极材料形成壳核结构，使得该正极材料具有高镍基正极材料的高容量和包覆层材料的热稳定性好的优点，能有效降低高镍基和电解液的剧烈反应程度和反应热，以此材料与碳负极组装的电池，具有优异的循环性能和热稳定性。本发明不但能提高高镍基正极材料稳定性和加工性能，且在确保材料电导率和电化学性能不受影响的情况下，提高电池的安全性能和使用寿命。 

本发明的目的在于提供一种高镍基锂电池正极材料，所述正极材料表面附有包覆层，包覆层材料为LiNi_0.5-2aX_1.5aY_1.5-2aPb_0.75aO₄，所述X为Al、Fe、Co、Cr、V、Ga中的至少一种，Y为Si、Se、Te、Mn中的至少一种,所述 0＜a＜0.25。 

本发明的进一步改进在于：所述包覆层重量为其所包覆的高镍基正极材料重量的0.5%~10%。 

一种上述高镍基锂电池正极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤，步骤一，首先将锂化合物、镍化合物、铅化合物、铝化合物或铁化合物或钴化合物或铬化合物或钒化合物或嫁化合物、锰化合物或硅化合物或硒化合物或碲化合物用去离子水溶解；步骤二，再加入高镍基正极材料，搅拌使得固体材料充分分散，搅拌时间至少10min，搅拌时溶液温度保持在为45℃~80℃；步骤三，进行干燥脱水，使包覆物前驱体均匀包覆在高镍基正极材料表面；步骤四，干燥脱水后的材料在氧气流中600℃~900℃热处理处理时间≥4h。 

本发明的进一步改进在于：所述锂化合物、镍化合物、铅化合物、铝化合物或铁化合物或钴化合物或铬化合物或钒化合物或嫁化合物、锰化合物或硅化合物或硒化合物或碲化合物为氧化物或氢氧化物或碳酸盐的形式。 

本发明的进一步改进在于：所述锂化合物：镍化合物：铅化合物：铝化合物或铁化合物或钴化合物或铬化合物或钒化合物或嫁化合物：锰化合物或硅化合物或硒化合物或碲化合物的物质的量比例为1.02~1.09：0.5-2a:0.75a：1.5a：1.5-2a；所述包覆物质LiNi_0.5-2aX_1.5aY_1.5-2aPb_0.75aO₄、高镍基正极材料、去离子水的质量比为：0.5~10：100：30~100。 

本发明的进一步改进在于：所述步骤三中干燥前还包括过滤、洗涤处理。 

本发明的进一步改进在于：所述干燥脱水方式为喷雾干燥设备或搅拌蒸发脱水。 

本发明的有益效果是：包覆层材料包覆在高镍基正极材料外与其形成壳核结构，将高镍基正极材料与电解液隔离，且外壳部分镍的浓度较低，同时包含大比例的电化学惰性的4价元素，能有效降低镍离子和电解液的剧烈反应程度和反应热，保障高镍基正极材料的稳定性和化学性能不受影响，提高电池的使用安全性和使用寿命。且包覆层材料中含有铅元素，能够确保正极的电导率。   

本发明使得该正极材料具有高镍基正极材料的高容量和包覆层材料的热稳定性好的优点，以此材料与碳负极组装的电池，具有优异的循环性能和热稳定性。

本发明不但能提高高镍基正极材料稳定性和加工性能，且在确保材料电导率和电化学性能不受影响的情况下，提高电池的安全性能和使用寿命。 

具体实施方式