[发明专利]改性三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种改性三元正极材料及其制备方法，改性三元正极材料具有内核，其为三元正极材料；以及包覆层，其为钇铝石榴石型Y₃Al₅O₁₂。通过液相凝胶法在三元正极材料表面包覆一层耐强酸、强碱特别是HF腐蚀的钇铝石榴石型Y₃Al₅O₁₂包覆层，能够形成有效稳定界面层，减少电极/电解液界面反应，显著降低三元正极材料在高温和高电压下循环时的过渡金属离子溶出，提升材料在高温和高电压使用条件下的电化学性能；且工艺简单，设备通用性强，易进行规模化生产。Y₃Al₅O₁₂包覆层具有非常高的机械强度，在材料机械粉碎及极片辊压过程中能保持包覆完整性，材料在循环过程中的过渡金属离子溶出和DCR增长显著小于传统包覆方法。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，具体而言，涉及一种改性三元正极材料及其制备方法。

背景技术

三元正极材料相比于钴酸锂正极材料具有更高的能量密度和更优异的安全性能，已经部分取代钴酸锂广泛应用于各种便携式电子产品、电动工具、混合动力汽车和纯电动汽车等领域。随着政策的退坡和消费市场硬刚需，要求动力电池能量密度至少需要提高到300Wh/Kg以上，提升能量密度最为直接的方法是提高正极材料的使用电压，而一般高电压正极材料充电截止电压高于正常使用电压4.3V，提高充电截止电压会显著增加电极/电解液的界面反应，导致电解液分解产生能腐蚀正极材料界面的HF。而随着HF对界面的腐蚀，大量的过渡金属离子溶出到电解液中，增大电池的极化和降低材料的容量，影响电池的循环性能。

为了改善三元材料在高电压和高温下的电化学性能，目前常规的方法包括对三元材料进行氧化物的包覆改性。商业化三元材料的包覆物改性一般采用氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化锆等为包覆剂，通过包覆剂和包覆物料干法均匀混合后二次烧结实现界面包覆，干法包覆金属氧化物主要有两方面的缺陷：1、包覆层呈现岛状结构，包覆层不均匀，大量的界面层为裸露状态，包覆效果不佳，不能有效的阻隔电解液/材料的界面反应；2、一般的氧化物包覆层极易在高电压和高温循环过程中不耐HF酸，包覆层与HF反应后导致形成新的裸露面，不能有效的阻隔电解液/材料的界面反应。

公开号为CN109148835B的中国发明专利申请公开了锂电池正极材料超薄包覆层、锂电池正极材料及其制备方法，其选择用湿法工艺在镍钴锰酸锂材料表面原位包覆一层氧化铝，能够实现材料的均匀包覆，但是包覆层在高温和高电压极端使用条件下很难抵抗HF的腐蚀。

鉴于此，特提出一种改性三元正极材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性三元正极材料及其制备方法，该改性三元正极材料具有钇铝石榴石型Y₃Al₅O₁₂包覆层，能够耐HF的腐蚀，避免过渡金属离子溶出到电解液中，有效的阻隔电解液/材料的界面反应。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种改性三元正极材料，其具有：

内核，所述内核为三元正极材料；

以及包覆层，所述包覆层为钇铝石榴石型Y₃Al₅O₁₂。

在可选的实施方式中，所述内核为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂（0＜x＜1，0＜y＜1）。

在可选的实施方式中，所述内核的粒径范围为3~20μm。

为了实现上述目的，本发明还采用以下技术方案：

一种改性三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：