[发明专利]一种二硫化钼包覆镍钴锰酸锂复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种二硫化钼包覆镍钴锰酸锂复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料由核心材料和包覆层构成，所述核心材料为镍钴锰酸锂，其化学式为LiNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂，其中0<＝x,y<＝1；所述包覆层为MoS₂。其制备方法为：将四硫代钼酸铵加入溶剂中，于40～80℃搅拌，得到分散液；向分散液中加入镍钴锰酸锂获得混合液，持续搅拌直至溶剂变干后置于真空烘箱中干燥，将混合物在保护气氛下烧结，即得到二硫化钼包覆镍钴锰酸锂复合材料。本发明制备工艺简单，操作简便，元素利用率高。应用于锂离子电池中，具有首次库伦效率高、循环性能稳定以及倍率性能优良的特点。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种二硫化钼包覆镍钴锰酸锂复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

2017年3月1日，工信部、发改委、科技部和财政部四部委联合印发了《促进汽车动力电池产业发展行动方案》，产品性能上提出2020年动力电池系统比能量达到260Wh/kg(其中电池单体能量密度达到350Wh/kg，后又有补充350Wh/kg为目标300Wh/kg为指标)、成本降至1元/Wh以下，2025年动力电池单体比能量达500Wh/kg的目标。这些政策的出台显然为动力电池的高比能化及低成本化指明了方向，同时也预示着三元材料将在未来的很长的一段时间内成为相关领域人员关注的重点。

锂离子电池高镍系三元正极材料由于拥有能量密度高、成本较低等优点，被认为是最具前景的下一代高能量锂离子电池正极材料，并成为应用于电动汽车中的热点材料之一。然而高镍系三元材料仍然存在一些亟待解决的难题，第一：高镍材料表面残余锂极易与空气中的水与二氧化碳反应，造成表面残碱量高，从而增加不可逆容量损失，恶化循环性能。第二：由于电解液分解产生的氟化氢的腐蚀，三元材料中镍、钴、锰过渡金属会从电极溶解到电解液中。第三：在电池充放电过程中，伴随着副反应的发生，正极活性材料的结构将会受到一定的破坏。

表面改性是目前行之有效的改善高镍三元正极材料性能的一种方法。材料进行表面改性后，形成的保护层可以将材料中的活性物质与电解液隔离开来，从而可以大大降低电极/电解质界面处的副反应，比如，减少过渡金属的析出、形成更薄的表面保护膜、降低氧原子的析出等，从而抑制了材料在充放电过程中的结构破坏，提高了电化学稳定性，延长了循环寿命。

传统的包覆物质如氧化物等不具有良好的电子电导率或离子电导率，包覆后主体材料会有一定程度的容量降低等缺陷，导致包覆效果会大打折扣。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种包覆均匀、化学稳定性好、离子-电子电导率高的二硫化钼包覆镍钴锰酸锂复合材料及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种二硫化钼包覆镍钴锰酸锂复合材料，所述复合材料由核心材料和包覆层构成，所述核心材料为镍钴锰酸锂，其化学式为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中0&lt;＝x,y&lt;＝1，所述包覆层为MoS₂。

优选的方案，所述复合材料中，包覆层的质量分数为0.5～10wt％。

作为进一步的优选，所述复合材料中，包覆层的质量分数为2～6wt％。

发明人发现，包覆物质的质量对包覆效果有一定的影响，包覆物质的质量过高会改变包覆材料的结构，过低则不能完全或均匀包覆。

优选的方案，所述二硫化钼包覆镍钴锰酸锂复合材料的粒径为1～20μm。

优选的方案，所述包覆层的厚度为5～100nm。