[发明专利]一种含活性氧去除剂的高镍三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开的一种含活性氧去除剂的高镍三元正极材料，包括活性氧去除剂及高镍三元材料，所述活性氧去除剂包覆在所述高镍三元正极材料表面，本发明还提供一种活性氧去除剂包覆的高镍三元正极材料的制备方法，是将高镍三元正极材料与活性氧去除剂按照一定质量比溶解在无水乙醇中进行超声分散，过滤后将样品在100℃下真空干燥12~24h而得到，既可以消除高镍三元正极材料在循环或存储过程中形成的活性氧，抑制电解液氧化分解产气，还可以消除高镍三元正极材料表面残锂，降低表面残碱，保持电解液中碳酸盐溶剂的化学稳定性，从而提高循环性能及稳定性，有效抑制电池循环存储产气和阻抗增加，并且包覆工艺简单，易于操作。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种含活性氧去除剂的高镍三元正极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电动汽车市场的飞速发展，人们对锂离子电池的续航能力、安全性能提出了更高的要求，高镍三元正极材料因成本低廉、能量密度高、电压平台高等优势备受青睐，然而高镍三元正极材料热稳定性差、易产气等问题仍然无法得到有效的改善。

众所周知，在循环或存储过程中，特别是高脱锂状态下，高镍三元正极材料表面会发生不可逆的相变反应，从层状结构到尖晶结构再到岩盐结构，并伴随着活性氧的释放。活性氧的氧化活性非常强，极易氧化电解液，导致电池阻抗增加和电池鼓胀，破坏正负极界面，有可能触发电池内部热失控，进而引起锂离子电池的容量衰退，目前针对上述技术问题也公开了多种解决方案，如中国专利CN106207128A公开了一种Zr(OH)4包覆镍钴铝正极材料的制备方法，该包覆方法采用低温干法包覆，可有效降低循环过程中界面的电阻、抑制副反应发生，提高循环稳定性。现有技术总解决这一技术问题的方法要么是对高镍三元材料表面进行包覆，如中国专利CN108899531A公开了一种磷酸盐包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法，包覆后的正极材料有更高的离子迁移和电子传递能力，能有效抑制正极材料与电解液之间的副反应，提高材料的循环性能，但是，包覆材料的用量有限，并不可能完全隔离电解液，长期循环过后包覆材料也会受到电解液中HF的侵蚀而遭到破坏，更无法避免高镍三元正极材料在相变过程中因活性氧的释放而造成危害。现有技术在解决这一问题时，要么是在电解液中添加添加剂，促进正极成膜，如中国专利CN109390631A公开了一种高镍三元正极材料电解液及所述电解液在锂离子电池中的应用，其实采用正极成膜添加剂4,4,4-三氟丁酸乙酯促进正极表面形成均匀致密的SEI膜，改善电解液与正负极界面相容性，提高锂离子电池高温循环性能。CN109301309A公开了一种高压镍钴锰三元正极材料的电解液及所述电解液在锂离子电池中的应用，是采取双功能添加剂1,1,1-三甲基-N-（三苯基正膦亚基）硅烷胺在正极成膜，保护正极，减小正极与电解液的副反应，且形成的CEI膜热稳定性好，有效提高锂离子电池高电压性能和高压下的存储性能。在电解液中添加添加剂，促进正极成膜的方法能够改善正极、电解液的界面反应，并且成本低廉操作简单，然而，高镍三元正极材料的热稳定性差、易释放活性氧是其材料本身的特性所决定的，且活性氧的释放对电池性能破坏极大，成膜添加剂在正极成膜后固然能够降低正极、电解液的副反应，但是并不能完全避免高镍三元正极材料活性氧释放而快速消耗电解液的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开一种含活性氧去除剂的高镍三元正极材料及其制备方法，旨在消除高镍三元材料在相变过程中形成的活性氧，避免因活性氧氧化电解液导致阻抗增加以及严重产气等问题，避免电解液氧化分解，从而提高材料的热稳定性和循环稳定性。

本发明公开的一种含活性氧去除剂的高镍三元正极材料，包括活性氧去除剂及高镍三元材料，所述活性氧去除剂包覆在所述高镍三元正极材料上，所述高镍三元材料的通式为LiNi1-x-yCoxMnyO2或LiNi1-x-yCoxAlyO2，其中0≤x≤0.2,0≤y≤0.2，所述活性氧去除剂为过渡金属二硫化物MS2；

本发明的又一目的是提供一种含活性氧去除剂的高镍三元正极材料及其制备方法，包括如下步骤：

（1）采用共沉淀法，在惰性气氛下制备镍钴锰(铝)前驱体；