[發明專利]鋰離子電池正極材料的復合包覆方法

無效

• 申請號: 201210568755.2
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103022502A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 陳勃濤;唐淼;程曉坤;徐寧
• 申請（專利權）人: 天津巴莫科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/48
• 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

本發明涉及鋰離子電池用正極材料，特別是涉及一種鋰離子電池正極材料的復合包覆方法。

背景技術

鋰離子電池是目前最炙手可熱的二次電池，被廣泛用于各種電子設備當中，尤其是在移動電子消費品如筆記本電腦、數碼相機和智能手機當中。隨著移動電子消費品功能越來越強大，電池的耗電量大幅度增加，同時要求體積越來越小以提高其便攜性，因此要求為其配套的鋰離子電池能量密度不斷提高。雖然鋰離子電池自問世以來雖然經過了不斷的技術發展，能量密度不斷提高，但仍然無法滿足電子產品的需求。為了解決能量密度問題，將鋰離子電池充電截止電壓由原來的4.2V提高至4.3V、4.35V，可使相同體系的鋰離子電池放電容量提升10%～15%，是提高鋰離子電池能量密度的有效手段。但是在高充電截止電壓下，普通型的正極材料如氧化鈷鋰材料的循環性能迅速惡化，這主要是由于在高電壓下，正極材料具有很強的氧化性，與電解液發生反應而導致正極材料結構分解所致。因此，提高正極材料在高充電截止電壓下的循環性能及其它電化學性能是鋰離子電池正極材料技術發展的重要方向。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種能有效地提高鋰離子電池正極材料在高充電截止電壓下的循環性能和倍率放電性能的復合包覆方法。

為此，本發明的技術方案如下：

一種鋰離子電池正極材料的復合包覆方法，包括以下步驟：

1）配制含鑭、鋁和鎂中至少兩種元素的可溶性鹽溶液，使溶液中總金屬離子濃度為0.5～2.5mol/L，且三種元素的摩爾比為La:Al:Mg=0～10：1～5：0～1；

2）配制NH₄F溶液，控制溶液濃度為1～2.5mol/L；

3）將正極材料粉末分散于水中，使固液質量比為1:1～3，保持溶液溫度為20～60°C;

4）按照可溶性鹽溶液中金屬離子總質量與正極材料中金屬離子總質量比例為0.01～0.1:1的比例稱取步驟1）的混合鹽溶液，在攪拌狀態下滴加到步驟2）的正極材料漿液中，滴加完畢后攪拌0.5～2h；

5）將NH₄F溶液滴加入步驟3）得到的漿液中，同時強力攪拌，當漿液的pH值達到8～9時停止滴加氟化銨溶液；

6）攪拌0.1～2h后過濾出沉淀物；

7）將過濾出的沉淀物在100～150°C下烘干；

8）將烘干后的沉淀物放入焙燒爐中，在600～1000°C下，在空氣氣氛或氧氣氣氛下焙燒4～10h；

9）將焙燒后的產物粉碎、過篩，得到La³⁺、Al³⁺、Mg²⁺及F^-復合包覆的正極材料。

其中，步驟1）中所述的可溶性鹽為硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物或醋酸鹽中的一種；步驟5）中所述的正極材料為LiCoO₂、LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂、LiNi_1-mCo_mO₂或LiMn₂O₄，其中0＜x，y，m＜0.5。

本發明采用陰離子F^-與多種陽離子如Mg²⁺、Al³⁺及稀土元素La³⁺進行復合摻雜，有效地提高了正極材料在高充電截止電壓下的循環性能和倍率放電性能。陰離子F^-部分替代正極材料中的氧，可抑制在高電位下氧的析出，提高材料結構的穩定性能，同時多種陽離子如Mg²⁺、Al³⁺和La³⁺元素的表面摻雜與包覆隔絕了正極材料表面結構與電解液的接觸，抑制了電解液與正極材料之間的化學反應，穩定了材料的表面結構，因此有效提高了正極材料在高電壓下的循環性能和倍率放電性能。

附圖說明

圖1是本發明的方法的工藝流程。

具體實施方式

參見圖1，本發明的方法包括以下步驟：

1）配制含鑭、鋁和鎂中至少兩種元素的可溶性鹽溶液，使溶液中總金屬離子濃度為0.5～2.5mol/L，且三種元素的摩爾比為La:Al:Mg=0～10：1～5：0～1；

2）配制NH₄F溶液，控制溶液濃度為1～2.5mol/L；