[发明专利]一种杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料，该复合材料中杂化磷酸盐开放框架材料均匀包覆于高镍正极材料表面。还公开了该材料的制备方法，包括：将磷酸、草酸、V₂O₅和碱金属氢氧化物溶于去离子水，进行水热反应，得杂化磷酸盐开放框架材料；对杂化磷酸盐开放框架材料改性；将改性的杂化磷酸盐开放框架材料分散于非水溶剂中，加入高镍正极材料并持续搅拌，使改性的杂化磷酸盐开放框架材料包覆在高镍正极材料表面，即得。本发明的复合正极材料不仅能隔绝高镍正极材料与电解液的接触，减少副反应的发生，同时增加了局部的比表面积，提高电解液的浸润性，增加反应活性位点，提高锂离子扩散动力学，提高正极材料的稳定性和储锂性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型储能设备，具有能量密度高、循环性能优异、环保安全且无记忆效应等优点，被广泛应用于各个领域。为了满足社会发展的需求，锂离子电池正向着高比能，高功率方向发展，这就要求电极材料的高稳定性和高容量保持率。

高镍材料作为当下最有发展前景的锂离子电池正极材料，研究较多的高镍材料主要有镍钴锰酸锂（NCM622,NCM811）、镍钴铝酸锂（NCA811）。高镍材料结合了LiCoO₂和LiNiO₂的优点：LiCoO₂良好的循环性能和LiNiO₂较高的比容量，是最有希望得到广泛应用的锂离子电池正极材料。不过高镍材料也存在着许多问题：电池的容量虽然会随着镍含量的增高而变大，但电池的循环性能也会随之变差，同时高镍材料易与空气中的CO₂和H₂O发生反应，发生严重的胀气问题，造成循环性能下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种稳定性高、储能性能好的杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料，来提高镍正极材料在电解液中的稳定性和储存性能，并提供一种工艺简单、容易实现的杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料的制备方法。

本发明的目的具体通过以下技术方案实现：

一种杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料，所述杂化磷酸盐开放框架材料均匀包覆于高镍正极材料表面，所述杂化磷酸盐开放框架材料的分子式为M_xN_2-x[(VO)₂(HPO₄)₂(C₂O₄)]，其中M和N选自碱金属。所述高镍正极材料为本领域常规的高镍锂离子电池正极材料。

作为优选，所述改性的杂化磷酸盐开放框架材料和高镍正极材料的质量比为0.1～10%；

M和N选自K、Li和Na，进一步优选M为Li或K，N为K；所述高镍正极材料表面的杂化磷酸盐开放框架材料包覆层的厚度为30～80 nm。

一种杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按配比称取物料，将磷酸、草酸、V₂O₅以及MOH和NOH溶于一定量的去离子水，超声一定时间后，得到混合溶液；放入反应釜中，缓慢升温，恒温一定时间后，缓慢降温至室温；室温下水洗离心，低温干燥，即得M_xN_2-x[(VO)₂(HPO₄)₂(C₂O₄)]磷酸盐开放框架材料；