[發明專利]一種鋰離子電池高鎳三元材料的表面選擇性包覆方法

有效

• 申請號: 201710440082.5
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107275605B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 高玉仙;楊茂萍;陳方;李道聰
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 34115 合肥天明專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 汪貴艷

本發明公開了一種鋰離子電池高鎳三元材料的表面選擇性包覆方法，其包括：將鋰離子電池的高鎳三元材料置于潮濕環境中使其表面的棱角或者邊緣位置生成殘堿；將其加入金屬鹽的乙醇溶液中，攪拌反應；將樣品放入馬弗爐中燒結，在高鎳三元材料的殘堿部位生成鋰金屬氧化物，獲得表面覆有鋰金屬氧化物的高鎳三元材料。通過接觸水汽的時間來控制高鎳三元材料表面殘堿的量及生成位置，然后與金屬鹽反應，金屬離子在有殘堿存在的地方沉積從而達到選擇性包覆的目的。本發明的包覆方法簡單，包覆物的用量低且可以在高鎳三元材料析出殘堿的活性位點進行選擇性包覆，能夠很好的改善材料的吸水性能及電化學性能，具有非常大的商業價值。

技術領域

本發明專利涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池高鎳三元材料的表面選擇性包覆方法。

背景技術

因具有較高的工作電壓、能量密度、長壽命和對環境友好等特點，鋰離子電池已經成為新一代電動汽車、電動工具及電子產品的動力電源，目前已經廣泛應用于能源、交通、通訊等不同的領域之中。2015年末，在科技部下發的“十三五”新能源汽車試點專項項目中，要求到2020年，我國鋰離子動力電池的單體比能量將會達到300Wh/kg，甚至可以達到350Wh/kg。

三元材料，尤其是高鎳三元材料是當下研究的熱點，由于其容量高、循環性能優異從而得到了廣泛應用。眾所周知，隨著三元材料中鎳含量的提高，其容量會逐漸提高，但是由此會導致一些列問題，其中最主要的問題為材料易吸水，從而在表面生成殘堿，這將會影響材料的加工性能以及電化學性能。目前解決這一問題的常用的方法是水洗加表面包覆。但是水洗加表面包覆是對材料表面的全包覆，由于包覆的氧化物基本上都是非電化學活性的，所以會導致材料的克容量降低；同時，其操作工序相對較繁瑣且包覆物用量大，會大幅增加材料成本。

發明內容

為了解決上述背景技術中提出的問題，本發明的目的在于提供一種鋰離子電池高鎳三元材料的表面選擇性包覆方法，有效解決了材料對水分的敏感性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種鋰離子電池高鎳三元材料的表面選擇性包覆方法，其包括以下步驟：

（1）將鋰離子電池的高鎳三元材料置于潮濕環境中使其表面的棱角或者邊緣位置生成殘堿；

（2）將經步驟（1）處理的高鎳三元材料加入金屬鹽的乙醇溶液中，攪拌使金屬離子充分與高鎳三元材料表面的殘堿進行反應，反應完成后，在60-80℃情況下攪拌溶液至干，得樣品；

（3）將樣品放入馬弗爐中燒結，在高鎳三元材料的殘堿部位生成鋰金屬氧化物，獲得表面覆有鋰金屬氧化物的高鎳三元材料。

進一步方案，所述鋰離子電池高鎳三元材料為LiNi_xCo_yM_(1-x-y)O₂，其中，M為Mn或Al，0.6≤x<1，0<y≤0.4。

進一步方案，步驟（1）中所述潮濕環境是指空氣濕度為10%-80%，將鋰離子電池高鎳三元材料置于潮濕環境中放置時間為0.05-10h。

進一步方案，步驟（2）中所述的金屬鹽為Al、Ti、Zr、Co、V或Mo的可溶性鹽的一種或多種。

進一步方案，步驟（2）中所述金屬鹽的乙醇溶液中金屬元素的質量占高鎳三元材料質量的0.01%-0.5%。

進一步方案，步驟（3）中所述馬弗爐中通有氧氣或者空氣氣氛，燒結溫度為300-900℃、時間為1-10h。