[发明专利]一种磷酸铈包覆三元正极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明涉及一种磷酸铈包覆三元正极材料及其制备方法、锂离子电池，属于锂离子电池正极活性物质技术领域。本发明的磷酸铈包覆三元正极材料，包括正极材料内核和包覆在正极材料内核表面的磷酸铈层；所述正极材料为镍钴锰酸锂三元材料；所述磷酸铈占磷酸铈包覆三元正极材料的质量百分比为0.1～5％。本发明的磷酸铈包覆三元正极材料，在镍钴锰酸锂三元正极材料表面包覆磷酸铈层，磷酸铈具有良好的锂离子迁移能力和电子传递能力，通过物理包覆既能够减小扩散阻抗和欧姆阻抗，还可以隔离正极材料和电解液接触，降低材料和电解液之间的副反应，稳定材料的晶体结构，提高材料的循环性能和倍率性能，延长镍钴锰三元正极材料的循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种磷酸铈包覆三元正极材料及其制备方法、锂离子电池，属于锂离子电池正极活性物质技术领域。

背景技术

近年，随着电动汽车对锂离子电池能量密度的要求越来越高，镍钴锰酸锂三元锂电池逐渐成为研究热点，其正极采用镍钴锰酸锂三元正极材料，但是镍钴锰酸锂正极材料存在振实密度低、高压和大电流放电条件下材料的循环性能较差、容量衰减快等缺点，限制了该材料的应用范围。已有文献报道，通过在材料表面形成包覆层，避免活性正极材料与电解液的界面反应，降低活性正极材料颗粒所受的结构损伤，在充放电循环过程中保持材料的稳定性，提高材料的循环性能和倍率性能，如采用AlPO₄、CoPO₄、LaPO₄等磷酸盐对镍钴锰三元正极材料进行包覆处理改善其电化学性能。现有技术中，申请公布号为CN105958054A公开了一种磷酸镧包覆锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的方法，该方法是将三元前驱体、锂盐、镧盐、磷酸盐加入高速混料机中，以500～2000rpm搅拌1～4h；再在750～1200℃含氧气氛中加热5～20h，并保温4～10h，冷却，即得；采用该方法制得的磷酸镧包覆锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂，还存在循环能和倍率性能较差的问题，特别是采用高温固相合成法，烧结过程中生成的磷酸镧粒径较大且在三元正极材料表面分布不均匀，难以满足需要。

发明内容

为了解决现有技术中包覆三元正极材料的循环性能和倍率性能差的问题，本发明提供了一种磷酸铈包覆三元正极材料。

本发明还提供了一种上述磷酸铈包覆三元正极材料的制备方法和一种采用所述磷酸铈包覆三元正极材料的锂离子电池。

为了实现以上目的，本发明的磷酸铈包覆三元正极材料所采用的技术方案是：

一种磷酸铈包覆三元正极材料，包括正极材料内核和包覆在正极材料内核表面的磷酸铈层；所述正极材料为镍钴锰酸锂三元材料；所述磷酸铈占磷酸铈包覆三元正极材料的质量百分比为0.1～5％。

本发明的磷酸铈包覆三元正极材料，在镍钴锰酸锂三元正极材料表面包覆磷酸铈层，磷酸铈具有良好的锂离子迁移能力和电子传递能力，通过物理包覆既能够减小扩散阻抗和欧姆阻抗，还可以隔离正极材料和电解液接触，降低材料和电解液之间的副反应，如减少过渡金属离子的溶解、深度充放电时材料的表面O^2-与电解液的反应、材料表面生成SEI膜的反应、电解液中HF对材料的腐蚀等，从而稳定材料的晶体结构，提高材料的循环性能和倍率性能，延长镍钴锰三元正极材料的循环寿命。

所述镍钴锰酸锂三元材料为LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，且x+y+z＝1。

所述正极材料为LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂。

本发明的磷酸铈包覆三元正极材料的制备方法所采用的技术方案为：