[發明專利]改性正極活性材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710357028.4
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN108963197A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 倪歡;陳玉君;況新亮;高旭光;汪龍;柳娜
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨

本申請提供一種改性正極活性材料的制備方法。所述改性正極活性材料的制備方法包括步驟：將正極活性材料基體溶于醇溶劑中制備成正極活性材料基體懸浮液；將醇溶性鋁鹽溶于醇溶劑中制備成醇溶性鋁鹽溶液；將醇溶性含磷化合物溶于醇溶劑中制備成醇溶性含磷化合物溶液；將醇溶性鋁鹽溶液與醇溶性含磷化合物溶液混合，加熱使其反應，反應結束后獲得含磷酸鋁的液相包覆液；將正極活性材料基體懸浮液與含磷酸鋁的液相包覆液混合并攪拌，攪拌結束后進行抽濾，取抽濾后的濾餅干燥、焙燒，獲得表面包覆磷酸鋁層的改性正極活性材料。通過此方法獲得的改性正極活性材料能夠提高電化學儲能裝置的高溫存儲性能和循環穩定性。

技術領域

本申請涉及儲能裝置領域，尤其涉及一種改性正極活性材料的制備方法。

背景技術

隨著電動汽車的發展和普及，大家對其電池的要求也越來越嚴格，比如要求電池必須要擁有高能量密度、長循環性能以及高安全穩定性能。鋰離子二次電池相對于其它種類的電池來說，其較高能量密度優勢使其在市場上占據主流地位。隨著國家對電動汽車補貼政策的變化，使用更高能量密度的鋰離子二次電池的需求更加迫切，這使得采用高鎳正極活性材料成為鋰離子二次電池目前和將來發展及應用的最佳選擇。

為了滿足產品對鋰離子二次電池高能量密度的需求而提高鋰離子二次電池電壓或采用高鎳正極活性材料時，鋰離子二次電池的安全性能就存在疑慮。例如，使用高鎳正極活性材料時，由于鎳含量的提高，為了維持電荷平衡，穩定態的Ni²⁺轉變成不穩定態的Ni³⁺的數量將增多，這使得高鎳正極活性材料和電解液發生大量的副反應，產生氣體，導致鋰離子二次電池膨脹。這不僅會導致鋰離子二次電池損壞，影響其使用壽命，同時也會導致使用該鋰離子二次電池的設備的損壞，嚴重的時候由于鋰離子二次電池膨脹變形導致鋰離子二次電池內部發生短路，或是鋰離子二次電池外包裝脹破導致可燃性的電解液泄露，有引起火災等安全事故的風險。基于上述同樣的原因(穩定態的Ni²⁺轉變成不穩定態的Ni³⁺的數量增多)會使高鎳正極活性材料結構的穩定性變差，材料由層狀結構相變形成巖鹽相NiO，影響鋰離子二次電池的容量和循環性能。因此需要有效的技術提高正極活性材料表面的穩定性、改善鋰離子二次電池的產氣。

目前，正極活性材料生產商通過使用納米化合物，將例如氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、二氧化鈦、磷酸鋁等納米化合物與正極活性材料固相混合后二次燒結形成包覆層以穩定正極活性材料的表面，減少正極活性材料表面和電解液的直接接觸，一定程度上減少了表面副反應的發生，改善鋰離子二次電池的產氣并提高循環性能。但是由于此種方法不能將包覆層均勻地包覆在正極活性材料表面，只能在一定程度上起到對正極活性材料的保護作用，因此如何實現均勻包覆一直是業界共同努力的方向。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本申請的一目的在于提供一種改性正極活性材料的制備方法，其可以在正極活性材料基體的表面均勻連續且致密地包覆磷酸鋁層，有效隔絕正極活性材料基體與電解液的直接接觸，減少正極活性材料基體與電解液之間的副反應，降低電化學儲能裝置的產氣量，提高電化學儲能裝置的高溫存儲性能。

本申請的另一目的在于提供一種改性正極活性材料的制備方法，通過其獲得的改性正極活性材料具有良好的結構穩定性，可以有效地提高電化學儲能裝置的循環穩定性。

為了達到上述目的，本申請提供了一種改性正極活性材料的制備方法，其包括步驟：將正極活性材料基體溶于醇溶劑中制備成正極活性材料基體懸浮液；將醇溶性鋁鹽溶于醇溶劑中制備成醇溶性鋁鹽溶液；將醇溶性含磷化合物溶于醇溶劑中制備成醇溶性含磷化合物溶液；將醇溶性鋁鹽溶液與醇溶性含磷化合物溶液混合，加熱使其反應，反應結束后獲得含磷酸鋁的液相包覆液；將正極活性材料基體懸浮液與含磷酸鋁的液相包覆液混合并攪拌，攪拌結束后進行抽濾，取抽濾后的濾餅干燥、焙燒，即在正極活性材料基體的表面均勻包覆磷酸鋁層，完成改性正極活性材料的制備。

相對于現有技術，本申請的有益效果為：