[發(fā)明專利]一種鋰離子電池表面包覆正極材料的制備方法

無效

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• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103682313A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 高建軍
• 申請（專利權）人: 高建軍
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發(fā)明涉及電池制備領域，尤其涉及一種鋰離子電池表面包覆正極材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于其能量密度高，循環(huán)性能好，自其商品化以來已經(jīng)得到了廣泛的應用，逐漸取代了傳統(tǒng)的鉛酸電池等化學電源。目前使用的鋰離子電池正極材料都有各自的缺點：LiCoO₂的價格高，充電電壓超過4.2V后結構不穩(wěn)定，安全性變差；LiNi_0.8Co_0.2O₂的循環(huán)性能不好，吸水性強，儲存性能差；LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂容易吸水，儲存性能差；LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的結構不穩(wěn)定，高溫儲存性能不好；LiMn₂O₄的容量低，高溫性能差；LiFePO₄的電導率低，低溫性能差。

因此，需要對這些正極材料進行改性處理。現(xiàn)有的改性處理的途徑有兩種：一種是在正極材料合成過程中摻入其它元素以制備摻雜改性材料；另一種是在正極材料的表面進行改性以制備表面改性材料。上述兩種途徑都存在包覆不均勻的情況，從而導致包覆后的正極材料的容量降低和循環(huán)性能下降，使得電池壽命縮短。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池表面包覆正極材料的制備方法，以制備具有循環(huán)性好、容量高、使用壽命長等特點的鋰離子電池正極材料。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池表面包覆正極材料的制備方法，包括如下步驟：（1）將磷酸鐵鋰、鎳鈷酸鋰、硝酸鎂、氧化鈷以質量比25-35∶6-9∶11-14∶12-18的配比置于混合干燥釜內，開動混合機進行混合，形成正極材料混合物并加熱至硝酸鎂的熔點以上，反應2-6小時后冷卻；（2）將冷卻后的正極材料混合物磨碎，并過200目篩后，置于混合干燥釜內，將占正極材料混合物質量百分比1.5%的氫氧化鋰飽和溶液噴灑至混合干燥釜內后反應1-3小時；（3）啟動混合機，并將含量剛好與氫氧化鋰完全反應的硫酸鋁噴灑至混合干燥釜內，噴完后繼續(xù)進行1-3小時的水解反應，獲得水解反應混合物；（4）將水解反應所得混合物干燥后，置入熱處理爐，空氣氣氛下加熱到500-700℃，保溫5-8小時后自然冷卻并粉碎，過200目篩后得到表面包覆處理的鋰離子電池正極材料。

其中，對水解反應所得混合物的干燥采用將所述水解反應混合物置于真空干燥系統(tǒng)中，保持溫度在100-130℃之間，并持續(xù)抽取蒸汽干燥，保持壓力在0.02-0.05個標準大氣壓之間，干燥5-10小時后冷卻。

其中，步驟（2）中將占正極材料混合物質量百分比1.5%的氫氧化鋰飽和溶液噴灑至混合干燥釜內采用，將所述氫氧化鋰飽和溶液置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧。

其中，步驟（3）中將含量剛好與氫氧化鋰完全反應的硫酸鋁噴灑至混合干燥釜內采用，將所述硫酸鋁置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧。

采用本發(fā)明的制備方法制備的正極材料，包覆均勻，因此具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性、高質量比容量，用于鋰離子電池時，容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好、使用壽命長。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明提供的鋰離子電池表面包覆正極材料的制備方法做詳細說明。

實施例一

制備正極材料混合物

將正極材料磷酸鐵鋰、鎳鈷酸鋰、硝酸鎂、氧化鈷以質量比25∶6∶11∶12的配比置于混合干燥釜內，開動混合機進行混合，形成正極材料混合物。將得到的正極材料混合物加熱至硝酸鎂的熔點以上反應2小時后冷卻。

制備水解反應混合物

將冷卻后的正極材料混合物球磨破碎，并過200目篩后，再置于混合干燥釜內；將占正極材料混合物質量百分比1.5%的氫氧化鋰飽和溶液置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧；噴霧完畢后混合反應1小時，使氫氧化鋰飽和溶液在混合物表面均勻吸附。

繼續(xù)開動混合機，并將含量剛好與氫氧化鋰完全反應的硫酸鋁置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧，噴完后再繼續(xù)混合1小時，使水解反應均勻的完成，獲得水解反應混合物。

制備鋰離子電池正極材料