[發明專利]鋰離子電池正極材料的氧化鋁包覆方法

在審

• 申請號: 201310469446.4
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN104577128A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 李溪;王燕剛;康詩飛;李博;袁威;李少龍
• 申請（專利權）人: 無錫星波能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/48
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種電極活性材料的制備方法，具體涉及一種鋰離子電池正極材料的氧化鋁包覆方法。

背景技術

目前得到廣泛應用的鋰離子電池，其正極材料正經歷著不斷的更新與改良中。鋰離子正極材料有很多體系，目前用于實際應用的主要是錳酸鋰，鈷酸鋰，鎳酸鋰。但是上述體系都存在著明顯的不足，影響了他們的實際應用。鎳鈷錳酸鋰多元電極材料是近年發展起來的新型鋰離子電池正極材料，它集中了錳酸鋰，鈷酸鋰，鎳酸鋰三種材料的有點，受到了研究者廣泛的關注。因以相對廉價的鎳和錳取代了鈷酸鋰中的三分之二（或更多）的鈷，因此其成本方面具有明顯的優勢，同時，其可逆容量大，結構穩定，安全性好，具有較高的電導率和熱穩定性。

目前，鎳鈷錳酸鋰材料的制備方法主要采用高溫固相法和共沉淀法，其中高溫固相法，將鋰源，鎳源，鈷源及錳源研磨混合，在1000℃左右高溫下煅燒合成，最后經過細磨而成。該方法的不足之處在于：一是固相擴散速度慢，混料難以均勻，產物在結構、組成等方面存在較大的差異，從而導致電化學性能不易控制；二是合成粉體材料堆積密度低，一般做到振實密度僅為1.6～1.8g/cm3,使鎳鈷錳鋰的體積比容量較鈷酸鋰低得多，使其實際應用受到影響。由于電池中電解液與鎳鈷錳酸鋰正極材料的相互作用，從而使材料的容量衰減，這也是制約鎳鈷錳酸鋰正極材料性能的一個重要原因。其他的鋰離子電池正極材料，包括錳酸鋰正極材料和磷酸鐵鋰正極材料，也都存在類似的問題。

發明內容

發明目的：克服現有鋰離子電池正極材料生產和改性技術的不足，提供一種能提高比容量并具有較好的循環穩定性的鋰離子電池正極材料的氧化鋁包覆方法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供的鋰離子電池正極材料的氧化鋁包覆方法，包括以下步驟：

1)將正極材料制成粉末并懸浮于硝酸鋁溶液中，所述正極材料與九水合硝酸鋁的質量比為100:20～25；

2)對步驟1)所得懸浮液不斷攪拌，并滴加氨水使溶液中的Al³⁺離子全部以Al(OH)₃的形式沉淀出來；

3)將步驟2)得到的沉淀物過濾，洗滌，并在空氣氛圍的馬弗爐中270～300℃加熱3～5h，得到Al₂O₃包覆的正極材料，其中Al₂O₃的質量占物質總質量的2.7～3.3%。

作為優選，所述步驟1)中正極材料與九水合硝酸鋁的質量比為100:23。

作為優選，所述步驟3)得到的Al₂O₃包覆的正極材料中Al₂O₃的質量占物質總質量的3%。

為了避免發生團簇現象，所述步驟2)中滴加氨水的速度是10秒每滴。

作為優選，所述正極材料是鎳鈷錳鋰三元材料Li[Li_aNi_bCo_cMn_d]O₂，其中0.33≥a≥0，a+b+c+d=1。

正極材料還可以選用鈷酸鋰、尖晶石型錳酸鋰、層狀錳酸鋰或磷酸鐵鋰。

有益效果：本發明提供電池正極材料表面包覆氧化鋁的方法，可以明顯提高正極材料的循環穩定性能，這是因為Al₂O₃在正極材料表面形成一層非致密的氧化物保護膜，部分阻止了電池中電解液與正極材料的相互作用，從而降低材料的容量衰減，而且氧化鋁不會改變材料的結構和形貌，也不會降低材料的充放電比容量。

附圖說明

圖1是實施例七的正極材料采用本發明的方法包覆前后的XRD圖；

圖2是實施例七的正極材料采用本發明的方法包覆前的SEM圖；

圖3是實施例七的正極材料采用本發明的方法包覆后的SEM圖；

圖4是實施例七的正極材料采用本發明的方法包覆前后的充放電曲線；

圖5是實施例七的正極材料采用本發明的方法包覆前后的充放電循環曲線。

具體實施方式