本發(fā)明屬于鋰離子電池，具體涉及一種表面包覆改性的ncm92三元正極材料及其制備方法，采用電子導(dǎo)體納米氧化錫銻包覆而成。

背景技術(shù)：

1、三元正極材料具有高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的特點(diǎn)，已成為鋰離子電池正極材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。三元正極材料通常為鋰鎳鈷錳氧化物linixcoymnzo2(x+y+z＝1)，簡(jiǎn)稱ncm，其中鎳的含量越高，電池的能量密度越大。隨著電動(dòng)汽車和便攜式電子設(shè)備對(duì)高能量密度電池的需求日益增長(zhǎng)，高鎳三元正極材料的研究和開發(fā)受到了極大的關(guān)注。

2、然而，高鎳三元正極材料在實(shí)際應(yīng)用中面臨一系列挑戰(zhàn)，例如鎳含量的增加會(huì)降低材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，導(dǎo)致電池在高溫或者快速充放電過程中出現(xiàn)性能衰減甚至安全問題。此外，高鎳三元正極材料在循環(huán)過程中容易產(chǎn)生微裂紋，加速活性物質(zhì)的脫落和電解液的侵蝕，從而影響電池的循環(huán)壽命和能量保持率。ncm92三元正極材料對(duì)比傳統(tǒng)的八系三元材料ni含量進(jìn)一步增加，由于ni2+和li+的離子半徑相近會(huì)出現(xiàn)更嚴(yán)重的混排現(xiàn)象，并且鎳含量的增加會(huì)導(dǎo)致晶格參數(shù)a和c的變化，脫鋰過程中晶體結(jié)構(gòu)更加容易崩塌，這會(huì)影響鋰離子的擴(kuò)散速率和三元正極材料的電化學(xué)性能，充放電過程中會(huì)出現(xiàn)容量衰減和熱穩(wěn)定性問題。

3、為了解決以上問題，表面包覆改性通常用來提升高鎳三元正極材料的整體性能。表面包覆可以通過形成保護(hù)膜或者修飾活性位點(diǎn)的方式減少電解液與活性材料的直接接觸，從而避免hf對(duì)材料的腐蝕和減緩材料結(jié)構(gòu)的破壞。此外，適當(dāng)?shù)陌膊牧线€可以提高材料的導(dǎo)電性，降低電荷傳遞阻抗，進(jìn)一步提升電池的充放電效率和循環(huán)穩(wěn)定性。但通常情況下，包覆工藝復(fù)雜會(huì)增加工業(yè)生產(chǎn)過程的難度。并且，鎳含量的增加導(dǎo)致ncm92對(duì)比研究成熟的ncm811體系有更加不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)變化和不可逆相變，使用8系一些用于改善鋰離子擴(kuò)散性能但導(dǎo)電性差的表面包覆層如磷酸鋰(li3po4)、氧化鋁(al2o3)、氟化鋰(lif)會(huì)導(dǎo)致本就不穩(wěn)定的ncm92材料阻抗增加，電子傳輸受阻，可能導(dǎo)致局部過熱，增加熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，影響電池的安全性。

4、目前并沒有針對(duì)ncm92材料兼具優(yōu)異穩(wěn)定性的較好解決方案，這使得九系三元正極材料的商業(yè)化應(yīng)用前景堪憂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述存在的問題或不足，為解決現(xiàn)有九系ncm92三元正極材料因結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性導(dǎo)致應(yīng)用受限的問題，本發(fā)明提供了一種表面包覆改性的ncm92三元正極材料及其制備方法，采用電子導(dǎo)體氧化納米錫銻對(duì)ncm92高鎳材料進(jìn)行包覆來對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行改善；具體通過一次性回轉(zhuǎn)爐恒溫富氧燒結(jié)工藝得到電子導(dǎo)體氧化納米錫銻ato包覆的ncm92三元正極材料，同時(shí)完成了表面摻雜和構(gòu)建保護(hù)層的工作，ato包覆層提供保護(hù)屏障增強(qiáng)ncm92三元正極材料的抗腐蝕能力，在高溫條件下可有效降低晶體結(jié)構(gòu)坍塌和相變提升其熱穩(wěn)定性能，sn、sb表面摻雜可以減少陽離子混排現(xiàn)象，增強(qiáng)材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；ato表面包覆有效提升ncm92正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，提升高溫條件下的循環(huán)性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

3、一種表面包覆改性的ncm92三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

4、步驟1、在干燥條件下，稱取ncm92正極材料與占其質(zhì)量比0.5～3％的納米氧化錫銻ato進(jìn)行混勻，得到預(yù)混料。

5、步驟2、在干燥條件下，取步驟1所得預(yù)混料至控溫回轉(zhuǎn)爐中，在通氧條件下進(jìn)行回轉(zhuǎn)燒結(jié)；從室溫以3～5℃/min升到200℃恒溫富氧燒結(jié)2～4h，再以3～5℃/min升到400℃恒溫富氧燒結(jié)5～8h，然后冷卻至室溫，即得納米氧化錫銻ato包覆的ncm92@ato正極材料。

6、進(jìn)一步的，所述步驟1中納米氧化錫銻顆粒的粒徑小于100nm。

7、進(jìn)一步的，所述步驟2中進(jìn)行回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為5～10r/min。

8、進(jìn)一步的，上述表面包覆改性的ncm92三元正極材料，用作鋰離子電池的正極材料。

9、本發(fā)明通過引入電子導(dǎo)體納米氧化錫銻(ato)對(duì)ncm92高鎳材料進(jìn)行包覆來對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行改善；具體通過一次性回轉(zhuǎn)爐恒溫富氧燒結(jié)工藝得到電子導(dǎo)體氧化納米錫銻ato包覆的ncm92三元正極材料，同時(shí)完成了表面摻雜和構(gòu)建保護(hù)層的工作，ato包覆層提供保護(hù)屏障，增強(qiáng)ncm92三元正極材料的抗腐蝕和熱穩(wěn)定性能，sn、sb表面摻雜可以減少陽離子混排現(xiàn)象，增強(qiáng)材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少了在循環(huán)過程中的晶格畸變和顆粒破裂，從而抑制了不利的界面副反應(yīng)和微裂紋的擴(kuò)展，提升了循環(huán)穩(wěn)定性；此外，ato的電子導(dǎo)電性質(zhì)有助于提高整體材料的電導(dǎo)率和充放電效率，改善了倍率性能；本發(fā)明解決了現(xiàn)有九系ncm92三元正極材料因結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性導(dǎo)致應(yīng)用受限的問題，且工藝簡(jiǎn)單、能耗低。

技術(shù)特征：

1.一種表面包覆改性的ncm92三元正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述表面包覆改性的ncm92三元正極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟1中納米氧化錫銻顆粒的粒徑小于100nm。

3.如權(quán)利要求1所述表面包覆改性的ncm92三元正極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟2中進(jìn)行回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為5～10r/min。

4.一種表面包覆改性的ncm92三元正極材料，其特征在于：采用如權(quán)利要求1-3任一方案制得。

5.如權(quán)利要求4所述表面包覆改性的ncm92三元正極材料，其特征在于：用作鋰離子電池的正極材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種表面包覆改性的NCM92三元正極材料及其制備方法。本發(fā)明通過引入ATO對(duì)NCM92高鎳材料進(jìn)行包覆改善電化學(xué)性能；具體通過一次性回轉(zhuǎn)爐恒溫富氧燒結(jié)工藝得到電子導(dǎo)體氧化納米錫銻ATO包覆的NCM92三元正極材料，ATO包覆層提供保護(hù)屏障，增強(qiáng)NCM92的抗腐蝕和熱穩(wěn)定性能，Sn、Sb表面摻雜可以減少陽離子混排現(xiàn)象，增強(qiáng)材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少應(yīng)用時(shí)在循環(huán)過程中的晶格畸變和顆粒破裂，從而抑制了不利的界面副反應(yīng)和微裂紋的擴(kuò)展，提升循環(huán)穩(wěn)定性；此外，ATO的電子導(dǎo)電性質(zhì)改善了倍率性能；本發(fā)明解決了現(xiàn)有九系NCM92三元正極材料因結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性導(dǎo)致應(yīng)用受限的問題，且工藝簡(jiǎn)單、能耗低。

技術(shù)研發(fā)人員：張庶,楊煉,馮婷婷,周海平,吳孟強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21