[发明专利]一种核壳结构的高压锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

一种核壳结构的高压锂离子电池正极材料，其特征在于所述正极材料具有核壳结构，其中内核为Li_dNi_aCo_bMn_cX_{1‑a‑b‑c}O₂材料（X为 Mn、Cr、Co、Ni、V、Ti、Al、Ga 及 Mg 中的至少一种元素，并且 0 ≤ a ≤ 1，0 ≤ b ≤ 1，0 ≤ c ≤ 1，0.4 ≤ d ≤ 1.5），外壳为LiV_1‑yM_yPO₄F(M表示选自Mn、Cr、Co、Ni、V、Ti、Al、Ga、Mg及Cu中的至少一种元素，并且0 ≤ y ≤ 1)。本发明的正极材料，有效提高了材料的结构稳定性，并在高电压下能保持较好循环稳定性，在储能领域有着很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的正极材料，尤其涉及一种核壳结构的高压锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比容量大、循环寿命长、无记忆效应以及对环境友好等优点，已在通讯工具、笔记本电脑等电子产品中得到了广泛应用。随着锂离子电池在电动汽车和混合电动汽车上的应用，人们对锂电池的能量密度，尤其是质量能量密度提出了更高要求。目前有很多种方式提高电池的能量密度，提高正极材料的克容量是一种有效途径。其中，目前最常规的方法是采用Ni含量较高的NCM作为正极材料，目前来说，高镍的三元材料，尤其是NCM811、NCA制备工艺不成熟，而且随着三元材料中镍含量的增加，其热稳定性逐渐下降，对电池的安全性能构成很大威胁。考虑到在高电压下（大于4.2V）, 三元材料具有较高的可逆容量，而且随着高压电解液技术的突破，高电压材料逐渐受到行业的重视。目前，高压三元材料依然面临一些有待解决的问题，比如高电压下，随着大量的锂脱出，材料的结构稳定性面临严峻考验。此外，高电压下电解液中的成分会分解产生大量气体腐蚀正极材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构稳定性好，并在高电压下能保持较好循环稳定性，在储能领域有着很好的应用前景的核壳结构的高压锂离子电池正极材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种核壳结构的高压锂离子电池正极材料，包括内核和包覆在内核外表面的外壳组成；

所述内核为含有镍、钴、锰的三元材料，具有如下化学式：

Li_dNi_aCo_bMn_cX_1-a-b-cO₂

其中，X为 Mn、Cr、Co、Ni、V、Ti、Al、Ga 及 Mg 中的至少一种元素，并且 0 ≤ a ≤1，0 ≤ b ≤ 1，0 ≤ c ≤ 1，0.4 ≤ d ≤ 1.5；

所述的高压锂离子电池正极材料外壳为氟化磷酸钒锂以及掺杂的氟化磷酸钒锂，具有如下化学式：

LiV_1-yM_yPO₄F

其中，M表示选自Mn、Cr、Co、Ni、V、Ti、Al、Ga、Mg及Cu中的至少一种元素，并且0 ≤y ≤ 1。

本发明中，所述内核粒径为5~20μm，外壳厚度为20-50nm。

本发明的核壳结构的高压锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤，1）在15%的双氧水溶液中加入一定量的含有镍、钴、锰的三元正极材料前驱体，然后缓慢滴加钒的氧化物，并在室温下剧烈搅拌得到褐色凝胶；

2）将一定量的磷酸盐和高比表面的碳材料加入到凝胶中，并剧烈搅拌后，置于24℃烘箱中烘干得到VPO₄包覆三元正极材料前驱体的材料；