[發明專利]聚電解質包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410109281.4
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103855382A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 范未峰;匡建波;王國冬;代洋杰;姜忱
• 申請（專利權）人: 四川興能新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池高電壓正極材料的制備方法，特別是涉及表面包覆高電壓鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，屬于鋰離子電池正極材料技術領域。

背景技術

三元鋰鎳鈷錳?(NCM)?材料，由于其具備高容量?(?可高達?250?mAh/g，為理論容量的?91?%)、安全性好、價格低廉等得到了廣泛的關注。然而，在充放電過程中由于高價鎳的存在，導致三元鋰鎳鈷錳材料表層結構不穩定，在高電壓充放電過程中容易受到電解液中?HF?的侵蝕，從而使得容量衰減較快，限制了其在高電壓下的使用。目前解決這些問題的主要方法是對三元鋰鎳鈷錳進行表面包覆，包覆可以有效緩解金屬離子的溶出?；同時，減少?HF?對活性物質的腐蝕，從而有效的提高循環、高溫存儲和安全性能，目前三元材料的包覆主要采用Al、C、Co等金屬有機鹽進行包覆，然而這種包覆，存在一個明顯的缺陷，金屬離子裸露在表面，容易溶出，造成循環性能的下降?；同時，在整個包覆過程中，以水為溶劑，導致三元鋰鎳鈷錳的表面惡化，進一步惡化循環性能。

發明內容

本發明的針對上述傳統表面包覆方法的不足，提出一種簡單、快速聚電解質表面包覆LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂正極材料的方法，該方法制備的PAALi表面包覆LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂正極材料具有高工作電壓平臺、高比容量、高倍率、長壽命的特點。

本發明的技術方案為：一種聚電解質包覆LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂材料的制備方法，應用聚電解質溶液通過高速剪切力作用的形式包覆處理，然后干燥得到聚電解質包覆LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，所述聚電解質為聚丙烯酸鋰、聚甲基丙烯酸鋰、聚馬來酸鋰、聚（甲基乙烯基醚共聚馬來酸）鋰或聚富馬酸鋰中的一種或者以上幾種物質的混合物。

進一步地，具體包括以下步驟：

(1)?稱取平均分子量為1000~4000000的聚丙烯酸至反應釜中，將質量分數80-85%LiOH溶液加入到反應釜內，直至溶液的pH值為8±0.1，分散時間30-60min，接著將漿料打入真空干燥機，進行干燥，干燥溫度80-140℃，干燥時間2-6小時即可得到白色聚丙烯酸鋰粉末；

（2）按照比例稱取聚丙烯酸鋰和LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂粉末加入攪拌機，加入分散介質進行攪拌，通過高速剪切力作用的形式包覆，抽濾，干燥后得到聚丙烯酸鋰表面包覆LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂正極材料。

進一步地，步驟（1）所使用的聚丙烯酸平均分子量為3000。

進一步地，步驟（2）中所述分散介質為乙醇、甲醇或異丙醇，分散時間10—120min。

進一步地，所述攪拌以線負載為19.6—1960N/cm，攪拌時間為5?—120?分鐘，所述高速剪切處理以轉速為10—100000rpm，進行1—180分鐘處理，加熱溫度為50—200°?C。

進一步地，所述混合攪拌以線負載為147—980N/cm，攪拌時間為10—90?分鐘進行，所述高速剪切處理以轉速為100—50000rpm，進行2-120?分鐘處理。

進一步地，正極材料的單晶的平均直徑為?0.5~10μm，正極材料的二次顆粒的平均直徑為?5~15μm；比表面積0.2-0.4m²/g。

進一步地，步驟（2）中所述比例為聚電解質與LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂中鎳鈷錳總和的摩爾比為0.001—0.1。

進一步地，步驟（2）中所述比例為聚電解質與LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂中鎳鈷錳總和的摩爾比為0.001?—0.05。