一种表面改性的锂电池高镍正极材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106207130A(43)申请公布日2016.12.07(21)申请号201610784225.XH01M10/0525(2010.01)(22)申请日2016.08.31(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人胡先罗黄亚群黄云辉(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人梁鹏(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/58(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种表面改性的锂电池高镍正极材料及其制备方法(57)摘要本发明属于二次锂离子电池领域，更具体地，涉及一种表面改性的锂电池高镍正极材料及其制备方法，该方法包括如下步骤：称取一定量的过渡金属盐和高镍正极材料，制备过渡金属盐溶液，将过渡金属盐溶液滴入高镍正极材料中并将上述高镍正极材料烘干，多次浸没烘干直至过渡金属盐溶液全部滴加完毕，将上述高镍正极材料继续烘干后研磨，再将研磨后的材料在空气炉中处理，即得到表面被过渡金属氧化物包覆的高镍正极材料。将上述制备方法制得的高镍正极材料用于制备锂离子二次电池。本发明制备表面改性后的高镍正极材料可使二次电池的首圈效率和循环性能大大提高，还具有制备方法简单易行、成本低廉、适合大规模生产等优点。CN106207130ACN106207130A权利要求书1/2页1.一种表面改性的锂电池高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)称取一定量的过渡金属盐和高镍正极材料，所述过渡金属盐和高镍正极材料的质量份数比为100:0.5～100:5；其中，所述过渡金属盐中的过渡金属元素为Co、V、Fe、Mn、Ni、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd中的一种；锂电池高镍正极材料为LiNixCoyMzO2，其中0.6≤x≤1，0≤y≤0.4，0≤z≤0.4，且x+y+z＝1，M为Mn、Al、Mg、Ti中的一种或几种；(b)将上述过渡金属盐溶解在一定量的去离子水或无水乙醇中，充分搅拌至完全溶解，制得过渡金属盐溶液；(c)将制得的过渡金属盐溶液滴入上述高镍正极材料中，直至浸没所述高镍正极材料；(d)将浸没后的上述高镍正极材料放入烘箱中烘干；(e)重复步骤(c)～(d)，多次浸没烘干，直至所述过渡金属盐溶液全部滴加完毕，将上述高镍正极材料继续烘干，烘干时间为10h-24h；(f)将步骤(e)中烘干后的高镍正极材料研磨，再将研磨后的材料在空气炉中处理，空气炉的温度为400℃～700℃，处理时间为1h～5h，即得到表面被过渡金属氧化物包覆的高镍正极材料。2.如权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述过渡金属盐为硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、氯化物等无机盐，或乙酸盐等有机盐。3.如权利要求1或2所述的表面改性方法，其特征在于，在步骤(b)中过渡金属盐溶液浓度为0.01mol/L～1mol/L。4.如权利要求1-3所述的制备方法，其特征在于，在步骤(d)和(e)中，烘箱温度为60℃～120℃；在步骤(f)中，研磨时间30min～60min。5.一种表面改性的锂电池高镍正极材料，其特征在于，其采用如权利要求1-4中任一项所述的制备方法所制备。6.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括集流体和涂覆在集流体上如权利要求5所述的锂电池高镍正极材料。7.如权利要求6所述的正极极片，其特征在于，还包括导电剂和粘结剂，所述正极材料、导电剂、粘结剂的比例为：正极材料的质量分数为50wt％～99.5wt％，导电剂为0.1wt％～40wt％，粘结剂为0.1wt％～40wt％。8.如权利要求7所述的正极极片，其特征在于，所述导电剂为炭黑、乙炔黑、天然石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的至少一种或混合物；所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯基醚、聚酰亚胺、苯乙烯-丁二烯共聚物、羧甲基纤维素钠中的至少一种或混合物。9.一种锂离子二次电池，其特征在于，其包括如权利要求6-8中任一项所述的正极极片。10.如权利要求9所述的锂离子二次电池，其特征在于，还包括负极极片、隔膜、电解液和电池壳；其中：隔膜为芳纶隔膜、无纺布隔膜、聚乙烯微孔膜、聚丙烯膜、聚丙烯聚乙烯双层或三层复合膜及其陶瓷涂覆层隔膜中的一种；电解液包含电解质和溶剂；电解质为LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN2CN106207130A权利要求书2/2页(CF3SO2)、LiBOB、LiCl、LiBr、LiI中的至少一种或者混合物；溶剂为丙烯