[發明專利]一種高鎳材料表面包覆的制備方法

在審

• 申請號: 201410334404.4
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN105280885A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 馮海蘭;劉大亮;劉亞飛
• 申請（專利權）人: 北京當升材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料領域，具體涉及一種與高鎳材料表面殘Li形成含鋰包覆層的制備方法。

背景技術

鋰離子電池以其高能量、安全可靠、壽命長、無污染等優點，成為目前最具有發展前景的高能二次電池。鋰離子電池商業化20多年來，正極材料的實際容量始終徘100～180mAh/g之間，正極材料比容量低已經成為提升鋰離子電池比能量的瓶頸。LiNiO₂及其摻雜化合物以其較高的比容量普遍認為是最有可能取代LiCoO₂的正極材料。

高鎳材料LiNi_xM_1-xO₂(x≥0.6，M為Co，Mn，Al，Mg等中一種或幾種)具有放電比容量高、成本低和環境污染小等優點。但是由于其表面殘鋰量較多導致存儲性能較差，容量損失嚴重，循環性能下降，在實際電池應用中脹氣問題嚴重等影響了材料的商業化。目前對于LiNi_xM_1-xO₂材料通常包覆的物質是ZrO₂，Al₂O₃，MgO，SiO₂，TiO₂和AlPO₄等惰性物質，包覆處理后能夠有效的改善材料的循環性能。包覆方法最常用的是sol-gel法，金屬鹽和沉淀劑共沉淀法+高溫固相法等，包覆工藝較繁瑣，對設備要求較高，重復性差，增大了生產成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高鎳材料表面包覆的制備方法。本方法可以去除高鎳材料表面的LiOH和Li₂CO_3，改善材料的循環穩定性和存儲性能。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種高鎳材料表面包覆的制備方法，主要包括以下步驟：

(1)根據高鎳材料表面殘鋰含量，計算沉淀表面殘鋰需用的沉淀劑用量，配制濃度為0.01~0.3mol/L的沉淀劑溶液。

(2)將高鎳材料分散于相當其10-200%重量比的去離子水中，攪拌形成漿料，將其置入反應釜中；同時加入上述酸性沉淀劑溶液，在攪拌的條件下混合反應，控制體系的pH達到10.5~11.8的范圍后干燥。

(3)將步驟(2)中所得到的的物料在含氧氣氛中加熱至300~800℃煅燒，保溫3~16小時，然后再冷卻至室溫，得表面包覆的高鎳材料。

上述制備方法中，步驟（1）中所述的高鎳材料的平均組成化學式為LiNi_xM_1-xO₂；其中x≥0.6，M為Co，Mn，Al，Mg等中一種或幾種。

上述制備方法中，步驟（1）中所述的沉淀劑為硼酸、三氧化二硼、氟化銨、五氧化二磷、磷酸、磷酸氫銨、磷酸氫二銨、釩酸、釩酸銨等中的一種或幾種混合物。

上述制備方法中，其特征在于步驟（2）中所述干燥為水浴干燥、油浴干燥或抽濾洗滌后加熱烘干中的一種。

上述制備方法中，步驟（2）中所述的攪拌的條件下混合反應時間為10~90min。

本發明中，采用一種對高鎳材料表面殘Li有沉淀作用的陰離子對高鎳材料進行表面包覆，此方法有效的降低了高鎳材料的表面殘堿量，同時該包覆層使得高鎳材料與電解質隔開，降低了電解質與其表面的副反應，提高了材料的循環穩定性和存儲性能。

附圖說明

附圖1是實施例1中表面包覆前后高鎳材料的SEM圖；

附圖2是實施例1中表面包覆后高鎳材料的SEM圖；

附圖3是實施例1中表面包覆前后高鎳材料的0.1C條件下充放電曲線圖；

附圖4是實施例1中表面包覆前后高鎳材料的1C倍率下循環性能圖。

實施例

實施例1