[發明專利]一種改善富鋰錳基正極材料性能的包覆改性方法

有效

• 申請號: 201611068574.8
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106784655B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 李建玲;李繼廣;丁飛翔;徐國峰
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種改善富鋰錳基正極材料性能的包覆改性方法，其特征在于：材料內部為富鋰錳基正極材料，材料表層是磷酸鐠，所述的富鋰錳基正極材料為Li[Li_xMn_1-x-yM_y]O₂，其中M為可替代元素，替代元素是Ni、Co、Fe、Al中的至少一種，0 <x＜0.4，0<y≤0.54；包覆改性步驟如下：

（1）將富鋰錳基正極材料超聲分散在二次水或有機溶劑中，形成分散均勻懸濁液；

（2）將可溶于二次水或者有機溶劑的鐠鹽溶于步驟（1）的懸濁液中；

（3）向步驟（2）中的懸濁液中加入磷酸或磷酸鹽，使磷酸根離子和鐠離子在富鋰錳基正極材料表面發生沉淀反應，產生初始的包覆層，獲得含有初始包覆層的漿料；

（4）將步驟（3）中獲得的漿料干燥后煅燒處理，即得到含有磷酸鐠包覆層的富鋰錳基正極材料。

2.根據權利要求1所述的改善富鋰錳基正極材料性能的包覆改性方法，其特征在于，所述的有機溶劑為乙醇、丙酮、甲醇溶劑中的一種。

3.根據權利要求1所述的改善富鋰錳基正極材料性能的包覆改性方法，其特征在于，所述的鐠鹽為氯化鐠、硝酸鐠。

4.根據權利要求1所述的改善富鋰錳基正極材料性能的包覆改性方法，其特征在于，所述的磷酸鹽為(NH₄)₂HPO₄、NH₄H₂PO₄中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的改善富鋰錳基正極材料性能的包覆改性方法，其特征在于具體步驟如下：

（1）配制混合料：按照分子式為Li[Li_yMn_1-x-yM_x]O₂的比例，將理論計算比為Mn_1-x-yM_x的氫氧化物前驅體和氫氧化鋰，加入到混合料罐中進行充分混合研磨、攪拌至均勻，得到元素組成為Li[Li_yMn_1-x-yM_x]O₂的混合物前驅體；

（2）煅燒制度：將步驟（1）所得的元素組成為Li[Li_yMn_1-x-yM_x]O₂的混合物前驅體以5℃/min的升溫速度，在400℃保溫6h，然后以5℃/min的升溫速度在600-1000℃下恒溫燒結9-25h，反應完全后，得到富鋰錳基正極材料的納米顆粒；

（3）取一定量的富鋰錳基正極材料納米顆粒放入二次水或者有機溶劑中，超聲分散10至60min，形成富鋰錳基正極材料的懸濁液；

（4）按照磷酸鐠/Li[Li_yMn_1-x-yM_x]O₂的質量比為0.01%-10%，向步驟（3）形成的懸濁液中加入相應量的鐠硝酸鹽，繼續超聲10-60min，形成溶有硝酸鹽的富鋰錳基正極材料的懸濁液；

（5）將步驟（4）中的懸濁液置于恒溫、均勻攪拌的條件下，根據反應的摩爾比，配制相應的質量的磷酸或者磷酸鹽的水溶液或者磷酸或者磷酸鹽的有機溶液，逐滴加入到步驟（4）中的懸濁液中，待滴加完成后，將沉淀物陳化0.5h至10h，形成磷酸鐠包覆的富鋰錳基層狀正極材料的漿料；

（6）將步驟（5）所獲得的磷酸鐠包覆的富鋰錳基層狀正極材料的漿料用水或者用步驟（3）中對應的有機溶劑進行真空抽濾、洗滌后，100℃真空干燥12-24h，然后置于馬弗爐在80-500℃下保溫2-24h，得到含有磷酸鐠包覆層的富鋰錳基正極材料。

6.根據權利要求1或5所述的改善富鋰錳基正極材料的性能的包覆改性方法，其特征在于，包覆改性后的富鋰錳基正極材料應用到鋰離子電池中，鋰離子電池的性能室溫下，充放電電壓范圍為2.0-4.8V，充放電電流為25mh/g，首圈放電比容量為260mAh/g以上，首圈庫倫效率在83%以上。