[发明专利]一种砷化铌包覆的三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种砷化铌包覆的三元正极材料及其制备方法，砷化铌包覆的三元正极材料，为砷化铌包覆的LiNi_aCo_bMn_cO₂，其中，0.5≤a≤0.95，a+b+c＝1。砷化铌包覆的三元正极材料的制备方法为：将LiNi_aCo_bMn_cO₂三元正极粉末溶于醇类溶剂中，配置成混合溶液A；其中，0.5≤a≤0.95，a+b+c＝1；将砷化铌粉末溶于醇类溶剂中，并加入络合剂，搅拌混合均匀，得到砷化铌溶胶；将所述砷化铌溶胶加入到所述混合溶液A中，超声分散，再干燥搅拌，待溶剂蒸发后，得到黑色凝胶；干燥黑色凝胶，得到黑色粉末并进行煅烧，经破碎、过筛后得到砷化铌包覆的三元正极材料。本发明能够改善提高材料的高温和高电压条件下的倍率性能、循环稳定性和安全性，有助于极大提升材料的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种砷化铌包覆的三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因具有容量大、倍率性能高、安全性能好以及价格低廉等优点而得到广泛应用。目前主要商用的锂电正极材料有锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、钴酸锂(LCO)、镍钴铝酸锂(NCA)和镍钴锰酸锂(NCM)。特别是，三元正极材料，例如镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂等，由于该类材料具有高容量和价格低廉等优点，成为一种最具前途的正极材料。然而，镍钴锰三元正极材料随着Ni含量的增加，材料也表现出阳离子混排、表面副反应和残碱变大等现象，特别是在高温和高电压的情况下，从而加速容量衰减和和热不稳定性，会影响材料的倍率性能、循环稳定性和安全性。

针对这些问题很多研究人员一般采用包覆的改性手段，像有机聚合物、金属氧化物等包覆剂。但包覆剂选择不当，会导致电阻增大，影响电子和离子的传输，进而减弱电性能。因此，选择有效包覆材料是制备出性能优良镍钴锰三元正极材料和解决以上问题的关键。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种砷化铌包覆的三元正极材料及其制备方法，能够有效解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种砷化铌包覆的三元正极材料，为砷化铌包覆的LiNi_aCo_bMn_cO₂，其中，0.5≤a≤0.95，a+b+c＝1。

进一步地，砷化铌包覆层的厚度为10nm～100nm。

一种砷化铌包覆的三元正极材料的制备方法，包括：

将LiNi_aCo_bMn_cO₂三元正极粉末溶于醇类溶剂中，配置成混合溶液A；其中，0.5≤a≤0.95，a+b+c＝1；

将砷化铌粉末溶于醇类溶剂中，并加入络合剂，搅拌混合均匀，得到砷化铌溶胶；

将所述砷化铌溶胶加入到所述混合溶液A中，超声分散，再干燥搅拌，待溶剂蒸发后，得到黑色凝胶；

干燥黑色凝胶，得到黑色粉末并进行煅烧，经破碎、过筛后得到砷化铌包覆的三元正极材料。

进一步地，所述混合溶液A中，LiNi_aCo_bMn_cO₂的质量分数为16％～43％。

进一步地，所述砷化铌溶胶中，砷化铌的质量分数为0.2％～2％，柠檬酸的质量分数为1％～3％，丙二醇的质量分数为2％～4％，搅拌时间为1h～3h。

进一步地，所述将所述砷化铌溶胶加入到所述混合溶液A中后，所述砷化铌溶胶用量占三元正极材料质量的0.1％～2％。