[发明专利]一种包覆型三元前驱体及其制备方法和包含其的正极材料

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种包覆型三元前驱体及其制备方法和包含其的正极材料，所述包覆型三元前驱体的制备方法为通过将三元前驱体在增溶剂的存在下溶于水中，得到前驱体溶液；将金属盐溶于醇类化合物中，得到包覆液；将包覆液与前驱体溶液混合实现了湿法水解包覆再经固液分离，水洗，真空干燥后得到表面包覆有金属氢氧化物的包覆型三元前驱体，从根本上改善了三元前驱体材料自身的晶格缺陷以及结构问题，极大提高了三元前驱体的稳定性，避免微裂纹的出现，得到的锂电池具有良好的循环性能和较高的放电比容量。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种包覆型三元前驱体及其制备方法和包含其的正极材料。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的绿色电源，由于其具有能量密度高、电压高、比能量大、循环寿命长、绿色安全环保等特点已被广泛应用于电动汽车、储能电站和电动工具等领域。而高镍层状氧化物材料由于其高放电容量(200～220mAh/g)、高能量密度(800Wh/Kg)和低成本等原因被认为最具有竞争力的三元正极材料之一，日益成为锂离子电池正极材料领域研究的热点。

然而，由于三元正极材料中镍含量太高而使得内部容易发生Li/Ni阳离子混排，导致材料结构不稳定，反应副产物增多，而且Ni阳离子不稳定导致残碱偏高，水含量超标，在不断的充/放电循环过程中产气严重，会导致正极材料层状结构的部分坍塌而引起电池电化学性能的衰减，此外，活性材料与电解液之间的副反应也会影响高镍三元材料的循环性能。

现有技术中对高镍三元正极材料的改性一般都是从掺杂和包覆方面直接对三元正极材料进行改性，或者在共沉淀过程中进行掺杂，或者做成核壳结构的三元前驱体，虽然在一定程度上对三元正极材料有一定的改善，但并没有完善其晶体结构，而且在循环过程中也会有许多副反应的发生，而对其晶体结构造成进一步的破坏。

现有技术中有对三元前驱体在低温下直接煅烧先形成三元氧化物，进而与锂盐混合再进行煅烧形成三元正极材料，但是这种方法并不能完善三元前驱体的晶体结构，只是从氢氧化物前驱体变化成氧化物前驱体。

另外，现有技术中还公开了在三元正极材料的前驱体表面包覆金属纳米颗粒的方法，在强碱的环境中通过共沉淀法将金属纳米颗粒包覆在前驱体表面，然而，该方法仅适合于低镍三元前驱体，当用于高镍三元前驱体的改性时，因金属纳米颗粒无法掺杂到晶格内部，导致三元前驱体的晶体结构存在较多缺陷，在后期反应时这些非均匀性的晶体体积膨胀和收缩会造成晶体之间的微裂纹，电解液会通过微裂纹渗入三元材料之内而发生众多的副反应，进而影响三元材料的循环性能。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的包覆型三元前驱体的晶体结构存在较多晶体缺陷而导致后循环过程中产生微裂纹而影响循环性能的缺陷，从而提供一种包覆型三元前驱体及其制备方法和包含其的正极材料。

本发明提供了一种包覆型三元前驱体的制备方法，包括如下步骤：

S1步骤：将三元前驱体在增溶剂的存在下溶于水中，得到前驱体溶液；将金属盐溶于醇类化合物中，得到包覆液；

S2步骤：将包覆液与前驱体溶液混合，得到混合物；

S3步骤：将S2步骤得到的混合物进行固液分离，水洗，真空干燥，得到包覆型三元前驱体。

进一步地，S1步骤中，所述金属盐选自硫酸铝、硫酸锆、氯化硅、硫酸钛、氯化钨、硫酸镁、氯化钼、硫酸钴、硫酸锰、氯化锰、氯化钴中的一种或至少两种的混合物。

进一步地，S1步骤中，所述三元前驱体具有如下分子式：Ni_xMn_yCo_1-X-Y(OH)₂，其中0.6≤x≤0.90，0.05≤y≤0.2。

作为优选的实施方式，0.8≤x≤0.90，0.06≤y≤0.1。