[發明專利]一種用于鋰離子電池正極材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的表面改性方法

在審

• 申請號: 201410847365.8
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104659354A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 武俊偉;賀飛;杜陳強;張新河;李中廷;屈德揚
• 申請（專利權）人: 東莞市邁科科技有限公司;哈爾濱工業大學深圳研究生院;東莞市邁科新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司44215
• 代理人: 李玉平

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料技術領域，具體涉及一種用于鋰離子電池正極材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂的表面改性方法。

背景技術

鋰離子電池自1991年實現商業化來，在電子產品電源市場獲得了前所未有的成功。鋰離子電池正極材料是提高其能量密度的瓶頸之一。富鋰層狀材料xLi₂MnO₃(1-x)LiMO₂（M=Ni,Co,Mn）因為其理論容量高（>250mAhg^-1）、電壓高而被認為是下一代鋰離子電池正極材料的有力競爭者。但層狀富鋰材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂存在眾多問題，如首次充放電不可逆容量大、結構不穩定、容量衰減、電壓衰減。這些問題的存在阻礙了層狀材Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂的商業化，尤其在動力運輸方向的應用。

表面包覆處理是一種有效改善鋰離子電池電極材料電化學性能的方法。鋰離子電池正極材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂首次充電高壓平臺過程中發生以Li₂O形式的脫鋰，同時伴隨部分氧空位消失,后續鋰離子無法回嵌而導致首次充放電不可逆容量損失大。高電壓時，電極材料與電解液直接接觸，二者之間發生有害副反應，不利于鋰離子電池的循環壽命。目前市場上的很多電池正極表面處理方法減小了第一次循環中的不可逆容量損失，提高了材料的放電比容量，但存在處理破壞了正極材料的結構，造成循環性能與倍率性能劣化等缺陷。

因此，有必要研發一種能使改性后的材料既具有首次不可逆容量下降，放電比容量增大，倍率性能得到改善，并且適合于工業化大規模生產的正極材料表面處理的生產方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于鋰離子電池正極材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂的表面改性方法。本發明的表面改性方法能綜合提升鋰正極材料的各項電學性能，使材料的首次不可逆容量下降，放電比容量增大，倍率性能得到改善，并且該方法工藝簡單，操作易行，成本低廉，環境友好，適合于大規模的工業生產。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種用于鋰離子電池正極材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂的表面改性方法，包括以下步驟：

A、富鋰正極材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂粉體的制備：

A1、將硝酸鋰、硝酸鈷、硝酸鎳和硝酸錳共計6-8.8g，按原子摩爾比Li：Ni：Co：Mn=1.2：0.13：0.13：0.54溶于50-70ml去離子水，形成溶液，再將聚乙烯醇和葡萄糖共計0.8-1.2g加入所得溶液中，用硝酸調節溶液pH至0.5-1.5，經攪拌、蒸發處理，形成凝膠；

A2、將上述所得凝膠干燥，得到粉體，將干燥后的粉體高溫煅燒，冷卻后研磨，制得亞微米級的富鋰正極材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂粉體；

B、包覆材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂@SDC的制備：

B1、將步驟A2所得富鋰正極材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂粉體分散至50-70ml去離子水中，形成渾濁液；