[发明专利]一种提高锂离子电池结构稳定性的复合正极材料

说明书

本发明公开了一种提高锂离子电池结构稳定性的复合正极材料，本发明所需要的配方材料按重量份每百份包括：前驱体Ni0.815Co0.1Al0.035(OH)2材料100克、单水氢氧化锂150克、NCM正极材料800克、LFP正极材料100克、LMO正极材料100克、无水乙醇200毫升、N‑甲基吡咯烷酮200克、导电剂炭黑100克、粘结剂聚偏二氟乙烯100克、碳酸乙烯酯100克、碳酸二甲酯100克、聚丙烯膜100克、金属锂箔若干，本发明制作方法为NCA/LFP/LMO复合正极材料的制备及其对NCA正极材料结构稳定性的提高，能够大大提高了NCA正极材料的结构可逆性以用来减少不可逆容量的损失，使得电池的容量保持率得到显著提高，同时NCA/LFP/LMO正极材料的微观结构更稳定，同时本方法实验方法简单，易于实现工业化，且具有改性效果显著的特点。

技术领域

本发明属于电池领域相关技术领域，具体涉及一种提高锂离子电池结构稳定性的复合正极材料。

背景技术

富镍层状氧化物LiNi1-x-yCoxAlyO2(NCA，X0.6)因其比容量高、能量密度大和循环寿命长等优点被广泛应用于航天航空、电动汽车以及电子设备等领域中。但是，NCA正极材料在充电至4.3V时，由于不稳定的Ni4+与电解质之间的副反应，导致正极颗粒表面结构降解，形成了有害的NiO岩盐杂质相。此外，富Ni层状正极由于H2→H3的相变在c轴方向发生突然的晶格收缩，产生微裂纹使电解质渗透并侵蚀正极颗粒，从而导致内部结构降解，引发容量衰减，同时，这种降解会触发氧释放，引起剧烈的放热反应，威胁电池安全性。因此，开发出高结构稳定性、高循环稳定性和高安全性的NCA正极材料显得尤为重要，也尤为迫切。

而目前有关NCA正极材料性能改善的方法主要有表面包覆、离子掺杂、结构设计和复合改性等，其中复合改性是解决这些问题最有效的方法。通过对NCA正极材料与其他正极材料进行进行复合改性，不仅可以起到解决容量衰减以提高循环稳定性的作用，更重要的是这大大有利于消除正极颗粒晶界处累积的不利应变以稳定结构和抑制电解质与正极材料的副反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高锂离子电池结构稳定性的复合正极材料，以解决上述背景技术中提出的通过对NCA正极材料与其他正极材料进行进行复合改性，不仅可以起到解决容量衰减以提高循环稳定性的作用，还有利于消除正极颗粒晶界处累积的不利应变以稳定结构和抑制电解质等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高锂离子电池结构稳定性的复合正极材料，其特征在于：本发明所需要的配方材料按重量份每百份包括：前驱体Ni0.815Co0.1Al0.035(OH)2材料100克、单水氢氧化锂150克、NCM正极材料800克、LFP正极材料100克、LMO正极材料100克、无水乙醇200毫升、N-甲基吡咯烷酮200克、导电剂炭黑100克、粘结剂聚偏二氟乙烯100克、碳酸乙烯酯100克、碳酸二甲酯100克、聚丙烯膜100克、金属锂箔若干；

该提高锂离子电池的复合正极材料包括以下步骤：

步骤一：将前驱体Ni0.815Co0.1Al0.035(OH)2材料和LiOH·H2O材料按照1：1.03摩尔比进行充分混合，混合完毕后在研磨机内以400rad/分钟研磨2小时，得到粉状的物质；

步骤二：将步骤一的粉状物质放置进充满氧气的管式炉中，将温度由4℃/分钟升温至500℃，预煅烧12小时后，再以4℃/分钟升温至750℃，正式煅烧20小时，自然冷却至室温温度后得到NCA正极材料；

步骤三：按8：1：1的比例质量比称取步骤二的NCM正极材料、LFP正极材料以及LMO正极材料进行配比后备用；

步骤四：将称好的NCM正极材料和LFP正极材料用无水乙醇进行充分溶解，使用搅拌方式，时间为1小时，再将其超声分散1小时，并每隔20分钟手动摇匀一次，防止材料团聚；