[发明专利]一种实现一次颗粒表面均匀包覆的方法及得到的正极材料

说明书

本发明公开了一种实现一次颗粒表面均匀包覆的方法及得到的正极材料，正极材料包括二次颗粒，所述二次颗粒包括互相粘结在一起的一次颗粒，所述一次颗粒包括内核材料和包覆层，所述内核材料为多晶三元材料，所述内核材料的化学式为LiNisubgt;x/subgt;Cosubgt;y/subgt;Mnsubgt;1‑x‑y/subgt;Osubgt;2/subgt;，其中，0.5≤x1，0y≤0.2，所述包覆层包括磷酸锂、硼酸锂、锆酸锂、铝酸锂、二氧化铈、硫酸锂和氧化锌中的一种或多种。本发明通过对包覆工艺进行改进，在熔融盐条件下对内核材料进行包覆，不仅在二次颗粒表面上实现了均匀包覆，而且其内部的一次颗粒表面也实现了均匀包覆，在包覆效果方面，取得了传统包覆方法难以取得的效果，大大改善了正极材料的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制备技术领域，特别涉及一种实现一次颗粒表面均匀包覆的方法及得到的正极材料。

背景技术

近年来新能源汽车行业发展迅速，消费者对新能源汽车的续航里程提出了更高的要求，这就需要进一步提升动力电池的能量密度。在动力锂离子电池中，正极材料对锂离子电池能量的密度起着决定性影响。目前商用的动力锂离子电池正极材料主要包括三元材料、磷酸铁锂和尖晶石锰酸锂。其中，三元材料的理论比容量可达到275mAh/g，目前商业化的高镍三元材料的比容量可达到200mAh/g以上；磷酸铁锂的理论比容量为170mAh/g，实际比容量发挥为150mAh/g-160mAh/g；尖晶石锰酸锂的理论比容量为148mAh/g，实际比容量发挥为130mAh/g-140mAh/g。因此，要实现动力电池的高能量密度，三元材料无疑是正极材料的最佳选择。然而，三元材料在充放电过程中，晶胞体积会发生较大变化，导致应力积累，最终使得材料沿着一次颗粒境界开裂产生裂纹，电解液会沿着裂纹进入材料内部，导致正极-电解液界面副反应的产生，引发表面相变，使得阻抗增大，材料的循环性能大大降低。

针对三元正极材料的结构稳定性，目前主要措施是通过离子掺杂及二次颗粒表面包覆改善材料的结构稳定性。对于掺杂材料而言，其经过长期循环后仍然会产生裂纹；对于二次颗粒表面包覆材料而言，其仅仅改善了二次颗粒表面与电解液界面的稳定性，而一旦产生裂纹后，产生的新的一次颗粒与电解液界面仍然会发生副反应，导致循环性能下降。若能实现对三元材料一次颗粒表面的均匀包覆，材料开裂产生的新的一次颗粒与电解液界面仍然是稳定的，因此循环性能会大大提升，故开发一次颗粒表面均匀包覆的正极材料对于开发高比能、长寿命的动力锂离子电池具有重要意义。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种实现一次颗粒表面均匀包覆的方法及得到的正极材料，本发明通过对包覆工艺进行改进，在对内核材料进行包覆时，不仅在二次颗粒表面上实现了均匀包覆，而且内部的一次颗粒表面也实现了均匀包覆，克服了现有包覆工艺所存在的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种正极材料，包括二次颗粒，所述二次颗粒包括互相粘结在一起的一次颗粒，所述一次颗粒包括内核材料和包覆层，所述内核材料为多晶三元材料。

进一步，所述内核材料的化学式为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中，0.5≤x1，0y≤0.2，所述包覆层包括磷酸锂、硼酸锂、锆酸锂、铝酸锂、二氧化铈、硫酸锂和氧化锌中的一种或多种。

进一步，本发明还包括一种实现一次颗粒表面均匀包覆的方法，包括以下步骤：

A、将内核材料、包覆材料前驱物、熔融盐均匀混合后，得到混合物A，其中，内核材料为多晶三元材料；

B、对混合物A进行一次烧结，得到烧结物B；

C、对烧结物B进行水洗并干燥，然后进行二次烧结，烧结后经粉碎、过筛（例如筛网目数可以为100目-700目）即得到上述正极材料。