[發明專利]富鋰錳基正極材料的改性方法

有效

• 申請號: 201510073533.7
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104681809B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 龐勝利;沈湘黔;王永剛;習小明;景茂祥;周友元;廖達前;黃承煥
• 申請（專利權）人: 長沙礦冶研究院有限責任公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/1391
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)43213
• 代理人: 楊斌

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料改性技術領域，尤其涉及一種富鋰錳基正極材料的改性方法。

背景技術

日益嚴峻的能源和環境問題加劇了人們對于高性能能量存儲器件的渴求，已經在手機、筆記本電腦等領域商業化應用的鋰離子電池在大型固定電站和車載電源等方面也表現出巨大的應用前景。其中開發高性能鋰離子電池正極材料是實現鋰離子電池在上述領域商業化的關鍵因素之一。層狀正極材料與傳統的橄欖石和尖晶石型正極材料相比具有更高的理論比能量，更加適合在大型固定電站和車載電源中使用。然而該類材料往往存在循環壽命短、倍率性能差等諸多問題。

以調控正極材料晶體結構為目的的元素摻雜和優化表層理化特性為目的的表面包覆技術是改善正極材料電化學性能的兩類常用方法。然而，傳統的層狀正極材料改性方法往往基于已制備層狀正極材料的后續改性，這在優化材料電化學性能的同時會導致材料制備步驟的增加，不利于材料制備工藝的控制和生產成本的降低。Huang等人[Y.Y.Huang,J.T.Chen,F.Q.Chen,W.Wan,W.Liu,H.H.Zhou,X.X.Zhang,A modified Al₂O₃ coating process to enhance the electrochemical performance of Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂ and its comparison with traditional Al₂O₃ coating process,J.Power Sources 195(2010)8267-8274]發現通過在三元材料前驅體(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)(OH)₂上先包覆一層Al₂O₃包覆層，再進行鋰化燒結可以顯著提高材料電化學性能，是一種提高三元正極材料性能的有效途徑。然而，上述前驅體的改性過程需要將可溶性鋁鹽、(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)(OH)₂置入無水乙醇中，通過緩慢滴加氨水來實現三元前驅體的Al₂O₃包覆，不適合工業化的大規模生產。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種改性過程簡單、易控、不增加現有制備工藝步驟且產品電化學性能優異的富鋰錳基正極材料的改性方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種富鋰錳基正極材料的改性方法，由以下步驟組成：

準備富鋰錳基正極材料的前驅體，將所述前驅體、碳酸鋰和摻雜改性金屬氟鹽充分混合均勻，將混合均勻后的混合料進行高溫燒結，得到改性后的富鋰錳基正極材料。

上述的改性方法中，優選的：所述前驅體為(Mn_xNi_yCo_1-x-y)(OH)₂、(Mn_xNi_yCo_1-x-y)CO₃中的一種或兩種，且0＜x＜1，0≤y≤1，0＜x+y≤1。

上述的改性方法中，優選的：所述摻雜改性金屬氟鹽為鋁的氟化物、鋯的氟化物、鈦的氟化物中的至少一種。

上述的改性方法中，優選的：所述鋁的氟化物為氟化鋁(AlF₃)，所述鋯的氟化物為氟化鋯(ZrF₄)，所述鈦的氟化物為氟鈦酸銨(N₂H₈TiF₆)或四氟化鈦(TiF₄)。

上述的改性方法中，優選的：所述摻雜改性金屬氟鹽中金屬元素含量為所述前驅體中所含金屬元素含量的0.05mol％～10mol％。

上述的改性方法中，優選的：所述高溫燒結的燒結溫度為800℃～1000℃，燒結時間為1～48h(一次高溫燒結成型)。

與現有技術相比，本發明的優點在于：