一种砷化铌包覆的三元正极材料及其制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池正极材料，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：

1、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。

2、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。

技术实现思路

1、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。

2、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：

3、一种砷化铌包覆的三元正极材料，为砷化铌包覆的liniacobmnco2，其中，0.5≤a≤0.95，a+b+c＝1。

4、进一步地，砷化铌包覆层的厚度为10nm～100nm。

5、一种砷化铌包覆的三元正极材料的制备方法，包括：

6、将liniacobmnco2三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；

7、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；

8、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；

9、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。

10、进一步地，所述混合溶液a中，liniacobmnco2的质量分数为16％～43％。

11、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。

12、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％。

13、进一步地，所述超声分散中，超声时间为0.5h～2h；所述干燥搅拌中，干燥温度为70℃～100℃，搅拌时间为1h～10h。

14、进一步地，所述干燥黑色凝胶时，干燥温度为100℃～150℃，干燥时间为24h～100h。

15、进一步地，所述煅烧时，煅烧温度为450℃～1000℃，煅烧时间为6h～12h。

16、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

17、本发明中采用砷化铌作为包覆剂，其具有高导电性、稳定性以及电化学稳定性的优点，包覆剂砷化铌为电子和离子提供了快速运输通道，允许电子和离子在上面快速地通行，降低能耗。砷化铌与基体材料通过o-nb和o-as键紧密连接，改善了材料颗粒的致密性，提高了材料结构稳定性，同时外层包覆的砷化铌还可形成保护膜，为基体材料提供一层抗腐蚀保护膜，减少电解液对基体材料的腐蚀，有效抑制副反应，提高材料电子和离子电导率，从而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，将纳米砷化铌包覆在三元正极材料表面有助于极大提升材料的电化学性能。

18、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合表格，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种砷化铌包覆的三元正极材料，其特征在于，为砷化铌包覆的liniacobmnco2，其中，0.5≤a≤0.95，a+b+c＝1。

2.根据权利要求1所述的一种砷化铌包覆的三元正极材料，其特征在于，砷化铌包覆层的厚度为10nm～100nm。

3.一种砷化铌包覆的三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的一种砷化铌包覆的三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶液a中，liniacobmnco2的质量分数为16％～43％。

5.根据权利要求3所述的一种砷化铌包覆的三元正极材料的制备方法，其特征在于，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。

6.根据权利要求3所述的一种砷化铌包覆的三元正极材料的制备方法，其特征在于，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％。

7.根据权利要求3所述的一种砷化铌包覆的三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述超声分散中，超声时间为0.5h～2h；所述干燥搅拌中，干燥温度为70℃～100℃，搅拌时间为1h～10h。

8.根据权利要求3所述的一种砷化铌包覆的三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述干燥黑色凝胶时，干燥温度为100℃～150℃，干燥时间为24h～100h。

9.根据权利要求3所述的一种砷化铌包覆的三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧时，煅烧温度为450℃～1000℃，煅烧时间为6h～12h。

技术总结
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LiNiaCobMncO2，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LiNiaCobMncO2三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。

技术研发人员：乔水伶,方向乾,李崇,王慧萍,李伟,牟春伟,马娜妮,张彩红,王子钰,钟文涛
受保护的技术使用者：陕西彩虹新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13