[发明专利]核壳型正极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种核壳型正极材料及其制备方法与应用。该正极材料的核为镍钴锰三元正极材料，具有式I所示的组成；Li_zNi_xCo_yMn_{1‑x‑y‑w}M_wO₂式I；该正极材料的壳具有式II所示的组成；LiCo_αAl_1‑αF_βO_2‑β式II。该正极材料以镍钴锰正极材料为核，以包含钴、铝和氟的氧化物为壳，能够有效降低正极材料表面的Li₂CO₃及LiOH等残碱的含量，提高该正极材料的流动性，减缓在电池循环过程中产生的HF对正极材料表面的腐蚀作用，使得包含该核壳型正极材料的锂离子电池的容量、倍率性能以及循环性能均明显提升。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种核壳型正极材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来锂离子电池以能量密度高、寿命长、高效环保的特点在储能、动力、智能穿戴等领域广受青睐。随着生活质量的不断提高，人们对锂电池性能的要求也愈加苛刻。正极材料作为锂电池的重要组成，对电池的容量和寿命起着决定性作用。

镍钴锰三元材料集合锰酸锂、钴酸锂和镍酸锂三种材料的优点于一身，是目前应用最广正极材料之一。由于Ni²⁺和Li⁺半径接近，镍钴锰三元材料内部的镍层和锂层很容易发生混排，导致倍率和循环性能变差。另外，残留在正极材料表面的Li₂CO₃及LiOH会和电解液反应生成HF，导致电极的腐蚀，阻碍锂离子传输从而使电池失效。

目前，常规的改善方式有：采用水洗(去离子水、有机溶剂清洗)能降低正极材料表面的残锂，但水洗会使材料内部的锂流失，可能会降低材料循环寿命；采用干法包覆钴的方式降低正极材料消耗正极材料表面的残碱，但材料表面的钴仍旧是颗粒状态，无法均匀覆盖在颗粒表面，并且由于颗粒状的钴存在会增加颗粒间的范德华力作用，使流动性变差，在正极材料生产过程中出现堵料现象，从而降低了生产效率及速率。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的镍钴锰三元正极材料表面残留的Li₂CO₃及LiOH等残碱导致正极材料倍率性能以及循环性能变劣的问题，提供一种核壳型正极材料及其制备方法与应用，该正极材料以镍钴锰正极材料为核，以包含钴、铝和氟的氧化物为壳，能够有效降低正极材料表面的Li₂CO₃及LiOH等残碱的含量，提高该正极材料的流动性，减缓在电池循环过程中产生的HF对正极材料表面的腐蚀作用，使得包含该核壳型正极材料的锂离子电池的容量、倍率性能以及循环性能均明显提升。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种核壳型正极材料，所述正极材料的核为镍钴锰三元正极材料，具有式I所示的组成；

Li_zNi_xCo_yMn_1-x-y-wM_wO₂ 式I；

其中，0.4≤x＜1，0≤w＜0.1，x+y+w1，0.9≤z≤1.1；

M选自B、Mg、Si、Co、Nb、Zr、Y、Al、Sr和W中的至少一种元素；

所述正极材料的壳包括具有式II所示的组成；

LiCo_αAl_1-αF_βO_2-β 式II；

其中，0α1，0β0.0005。

本发明第二方面提供一种核壳型正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：