[发明专利]一种改性的镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种改性的镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用，该制备方法包括：(1)将锰盐和锂盐加入溶剂中并混匀后，得到混合溶液；(2)向所述混合溶液中加入镍钴锰三元材料并混匀后，然后依次进行加热处理、热处理和冷却处理，得到所述改性的镍钴锰三元正极材料。本发明制备的改性的镍钴锰三元正极材料一次颗粒间的晶界和二次颗粒表面形成的含锰修饰层稳定性好，能有效抑制充放电过程中镍钴锰三元正极材料裂纹的产生，能够有效抑制镍钴锰三元正极材料与电解液的副反应，从而有效提升界面稳定性，减缓容量衰减，具有优异的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，特别涉及一种改性的镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、质量轻和低污染等优点，被广泛应用在电子设备和电动汽车等领域。正极材料作为锂离子电池中的关键材料，其性能对电池的能量密度、功率密度和循环寿命起着决定性作用。镍钴锰三元正极材料因具有较高的比容量和较低的成本等优点，成为动力型锂离子电池首选的正极材料。但是在实际应用中仍有如循环过程中的因体积效应产生微裂纹、随循环次数增加容量降低、与电解液副反应产生氧气等问题急需解决。针对镍钴锰三元正极材料存在的上述问题，常通过对一次颗粒间的晶界和二次颗粒的表面进行修饰对正极材料进行改性，以有效抑制晶间裂纹的产生，减少材料与电解液的副反应，从而提高电池的循环性能。

然而现有的改性技术虽然能在一定程度上抑制晶间裂纹的产生，但工艺流程复杂、条件苛刻、工艺成本高，不利于大规模商业利用。因此，急需要提供一种工艺简单、成本低、且能有效抑制晶间裂纹产生的改性的镍钴锰三元正极材料。

发明内容

本发明实施例提供了一种改性的镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用，能够提供一种工艺简单，成本低、能有效抑制晶间裂纹产生的正极材料，能够有效抑制镍钴锰三元正极材料与电解液的副反应，该改性的镍钴锰三元正极材料应用于锂离子电池能有效减缓容量衰减，具有优异的循环性能。

第一方面，本发明提供了一种改性的镍钴锰三元正极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将锰盐和锂盐加入溶剂中并混匀后，得到混合溶液；

(2)向所述混合溶液中加入镍钴锰三元材料并混匀后，然后依次进行加热处理、热处理和冷却处理，得到所述改性的镍钴锰三元正极材料。

优选地，步骤(1)中，

所述锂盐为乙酸锂、硝酸锂或氯化锂；

所述锰盐为乙酸锰、硝酸锰或氯化锰；

所述溶剂为无水乙醇、甲醇或异丙醇；优选为无水乙醇。

优选地，步骤(1)中，所述混合溶液中所述锂盐和所述锰盐的摩尔比为Li:Mn＝(1～1.05):2

优选地，步骤(2)中，所述混合溶液中所述锰盐中锰元素的含量和所述镍钴锰三元材料的质量之比为(0.1～1.2):100；

所加入的所述镍钴锰三元材料与所述混合溶液中的溶剂的固液比为5g:(40～100mL)；优选为5g:50mL。

优选地，步骤(2)中，所述镍钴锰三元材料的化学式为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂；其中，x为0.33～0.9，y为0.05～0.33，且0＜1-x-y＜1。

优选地，步骤(2)中，所述加热处理的温度为40～80℃；其中，通过所述加热处理蒸干所述溶剂。

优选地，步骤(2)中，所述热处理采用氧气或空气气氛；其中，所述空气或氧气的流量为40～80mL/min；

所述热处理的温度为600～800℃，保温时间为4～8h，升温速率为5～10℃/min。