[发明专利]一种大气中储存稳定的高镍正极材料、制备方法及其电池

说明书

本发明公开了一种大气中稳定储存的高镍正极材料、制备方法及其电池。所述高镍正极材料的一次颗粒间隙被细小的导电剂颗粒混合填充，通过将细小的导电剂颗粒和正极材料进行共混后在300～600℃下煅烧处理制备而成。该高镍正极材料拥有优异储存性能，用于动力锂离子电池，在空气中存放的耐受能力明显提升，在一定时间存放的条件下，无需进行密封包装处理，极大地节约了生产成本。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种大气中储存稳定的高镍正极材料、制备方法及其电池。

背景技术

随着社会的不断发展，人们对能源的需求不断增加，以煤、石油和天然气等传统化石能源为主的能源结构日益面临着严峻的挑战。在众多的储能装置中，锂离子电池由于具有较高的能量密度和功率密度，较高的输出电压，较长的寿命，较好的安全性和环境友好性等优点备受关注。

与此同时，新能源汽车替代传统燃油车的趋势难以阻挡，世界很多国家都制定了逐步禁售传统燃油车的规则和年限。新能源汽车中主要的部件之一就是储存/供能组件，锂离子电池作为最有优势的储存装置成为新能源汽车的首选。因此，在动力电池领域锂离子电池具有广阔的发展空间。

目前，在动力锂离子电池领域，正极材料的放电比容量要明显低于负极材料的放电比容量，因此，正极材料就成为了限制动力锂离子电池容量的重要因素。然而随着目前人们对于电动汽车续航里程需求的不断增加，提升正极材料容量已经刻不容缓。

现如今，常用于动力锂离子电池的正极材料主要有磷酸铁锂，三元正极材料等等，其中，三元材料因为其比容量高的优势，越来越受到人们的关注。但是，随着三元材料中Ni含量的升高，材料的热稳定性、循环稳定性和在空气中存储稳定性均下降，尤其是当长时间暴露在空气中时，三元材料因为其表面残碱的存在，容易和空气中的水分、二氧化碳等物质发生反应，从而造成材料结构的破坏，电化学性能也会明显降低。在大规模的生产、运输和组装过程中，生产材料暴露在空气中不可避免，因此提升三元材料在空气中的存储稳定性就很有必要。

通过不断的实验研究我们发现，三元材料在空气中长时间存放时，一次颗粒的间隙之间会优先产生大量的杂质，从而带来三元材料性能的进一步恶化。为了解决三元材料暴露的问题，生产厂商往往会采用在材料表面包覆一层隔离层，减少材料与空气的直接接触，但是此种方法会降低三元材料的比容量，影响其容量优势。此外，现有技术在材料表面杂质生成后，采用水洗加二次烧成的方法进行清理，但是水洗的过程往往会导致三元材料中锂的脱离，并且会带来材料性能上的不稳定，这种方法虽然能够在一定程度上恢复材料的性能，但是也需要繁琐的工艺步骤并极大增加成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种大气中储存稳定的高镍正极材料、制备方法及其电池，利用导电剂颗粒对三元材料进行改性，解决了上述背景技术中三元材料暴露在空气中性能恶化、影响锂离子电池性能的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供了一种大气中稳定储存的高镍正极材料，采用三元材料，所述三元材料的一次颗粒缝隙中嵌入有导电剂颗粒，所述导电剂颗粒的粒径小于一次颗粒的粒径，且硬度小于一次颗粒。

在本发明一较佳实施例中，所述三元材料为层状材料LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中x+y+z＝1，0.5≤x≤1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5；或，

所述三元材料为层状材料LiNi_xCo_yAl_zO₂，其中x+y+z＝1，0.8≤x≤1，0≤y≤0.2，0＜z≤0.2；或，