[發明專利]高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料的水洗包覆方法

無效

• 申請號: 201210093959.5
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102623690A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 李旭;陳勃濤;徐寧;吳孟濤
• 申請（專利權）人: 天津巴莫科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池用正極材料，特別是涉及一種對氧化鎳鈷錳鋰正極材料的水洗包覆方法。

背景技術

當代社會飛速發展，信息及電子設備的突飛猛進得益于鋰離子二次電池技術的快速跟進。鋰離子二次電池具有能量密度大、工作電壓高、循環性能好、自放電小、體積小等特點，能夠在移動通信設備、小型電子產品、航空航天及生物醫藥等領域得到廣泛的應用。

鋰離子二次電池的性能主要由其正極材料決定，目前大量商用的正極材料是以LiCoO₂為主。LiCoO₂材料性能穩定，容易合成，但其價格較高，有一定毒性，Co資源有限，而且LiCoO₂中Li的實際使用量只有1/2，可逆容量只有150mAh/g左右。為了追求更高的容量，大家把目光轉向高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料，該材料具有與LiCoO₂一樣穩定的晶體結構，而且具有價格低、毒性小，儲能大(可逆容量達到180mAh/g-200mAh/g)等特點，在未來幾年擁有更廣闊的市場前景。

然而，高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料中的鎳含量較高，材料表面的鎳易吸水，在電池充放電過程中易分解，發生歧化反應，造成電池循環性能下降；同時由于材料的pH值過高，造成電池制備過程中的材料勻漿困難，使電池加工性能變差。

附圖說明

圖1～圖3分別為本發明的3個實施例中，進行水洗包覆前后的電池循環性能對照圖。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料表面修飾處理的方法，該方法能夠降低材料的pH值，提升電池的循環性能。

本發明所針對的高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料的分子式為：Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂，其中：0.5≤x＜1，0＜y＜0.5，且x+y＜1，空間群為R-3m，屬于六方晶系，該類材料的pH值通常大于11。

對上述高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料進行水洗包覆的方法分兩個步驟，首先在液相中把包覆材料的氫氧化物沉淀到高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料的表面，然后經高溫處理，形成表面氧化物包覆層。該方法的具體步驟如下：

1)配制包覆材料的鹽溶液：所選用包覆材料的鹽為溶于水的鋁鹽、或鎂鹽，所配制的鹽溶液的濃度為0.02mol/L～0.1mol/L；

2)將所述的高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料加入到上述鹽溶液中，加入的摩爾數為鋁鹽或鎂鹽的10～200倍，充分攪拌40分鐘～90分鐘，形成包覆氫氧化物的高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料的沉淀；

3)對步驟2)的產物進行抽濾，將所得濾餅在120℃～150℃下烘干后過100目篩網；

4)將過篩后的產物在500℃～800℃下進行高溫處理3小時～10小時，得到包覆氧化物的高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料。

在步驟1)中所述的鋁鹽為硝酸鋁或硫酸鋁，所述的鎂鹽為硝酸鎂或硫酸鎂。

所制得的包覆氧化物的高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料中包覆元素的重量百分比≤3％。

本發明的水洗包覆方法通過包覆過程對高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料進行洗滌，降低了材料pH值，由于在該材料表面包覆一層氧化物，從而減少了材料在充放電過程中與電解液反應，提高了電池的循環性能。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明的水洗包覆方法進行詳細說明。

實施例1

首先稱量800克硝酸鋁加入到38L去離子水中，充分攪拌溶解后待用。稱量15公斤的Li(Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2)O₂正極材料，將其緩慢加入到上述配制完的硝酸鋁溶液中，邊加邊攪拌，加入完成后，充分攪拌1小時。攪拌混合均勻后將物料放出，進行抽濾，把濾餅放入烘箱中，120℃烘干后，過100目篩網，最后將過完篩的物料放入罩式爐中，600℃條件下保溫6小時，得到包覆的Li(Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2)O₂材料。