[發(fā)明專利]一種表面改性的鋰離子電池聚陰離子正極材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710874083.0 | 申請(qǐng)日： | 2017-09-25 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107887579B | 公開（公告）日： | 2021-02-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 閆勇;宋爽潔;成富圈;楊新河;周恒輝 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司;青海泰豐先行鋰能科技有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/58;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200 | 代理人： | 劉召民 |
| 地址： | 102200 北*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 表面 改性 鋰離子電池 聚陰離子 正極 材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種表面改性的鋰離子電池聚陰離子正極材料及其制備方法。本發(fā)明通過將納米化的改性材料與需要改性的鋰離子電池聚陰離子正極材料粉體按一定比例均勻混合，然后在惰性或還原性氣氛中二次燒結(jié)，納米化的改性材料與聚陰離子正極材料表面游離鋰反應(yīng)消耗掉表面殘堿，降低正極材料pH，同時(shí)在正極材料表面形成包覆層。采用本發(fā)明的制備方法，能夠有效減少正極材料表面的殘堿，降低材料pH，改善其加工性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及鋰離子電池正極材料的制備，具體涉及一種表面改性的鋰離子電池聚陰離子正極材料及其制備方法。
背景技術(shù)
隨著便攜式電子設(shè)備的普及和電動(dòng)汽車技術(shù)的迅速發(fā)展，鋰離子電池得到廣泛的關(guān)注和研究。其中正極材料是鋰離子電池的核心部分，目前能用于鋰離子電池的正極材料包括以下幾種：磷酸鐵鋰、磷酸鐵錳鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料、鎳鈷鋁三元材料、高電壓鎳錳酸鋰材料、富鋰材料等。不同正極材料在充放電電壓、比容量、能量密度、物理性質(zhì)上存在較大差異，使得其應(yīng)用領(lǐng)域有所差異。
不同正極材料雖然結(jié)構(gòu)、性質(zhì)不同，但由于合成過程中都要使用鋰鹽，且高溫反應(yīng)過程中有Li殘留，導(dǎo)致材料表面有殘堿LiOH、Li2CO3或者LiHCO3存在，因此正極材料普遍顯堿性。正極材料表面有堿性物質(zhì)，導(dǎo)致其在空氣中暴露時(shí)容易吸水，制備成電極片時(shí)較難烘干。在鋰離子電池制備時(shí)，正極的調(diào)漿過程中，材料表面的殘堿會(huì)攻擊PVDF，導(dǎo)致正極漿料粘度增大甚至凝膠。在鋰離子電池工作過程中，正極表面的殘堿可能會(huì)溶解到電解液中，對(duì)電池性能造成影響。現(xiàn)在廣泛使用的正極材料中，磷酸鐵鋰的堿性較弱，pH大約在9.0-10.5之間；而三元材料堿性較強(qiáng)，特別是高鎳三元和鎳鈷鋁三元材料，pH甚至能夠達(dá)到11-12，對(duì)材料的后期加工性能和電性能造成較大困擾。
目前鋰離子電池三元正極材料降低pH的方法主要是水洗法：使用大量水溶液清洗正極材料，將材料表面的殘堿溶解到水中，達(dá)到降低材料表面殘堿，進(jìn)而降低pH的效果。而聚陰離子正極材料由于pH值較低(相比三元材料)，暫時(shí)還沒有針對(duì)性的降pH方法。但由于聚陰離子正極材料多為納米材料，比表面積較大，即使pH較低(9-10)，表面殘堿也易與PVDF反應(yīng)，導(dǎo)致調(diào)漿粘度增大或漿料凝膠。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種制備表面改性能的鋰離子電池聚陰離子正極材料的方法，其核心在于降低聚陰離子正極材料表面的殘堿，提升其加工性能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種表面改性的鋰離子電池聚陰離子正極材料的制備方法，其步驟包括：
1)將納米化的改性材料與需要改性的鋰離子電池聚陰離子正極材料粉體混合均勻，其中，改性材料的通式為MAO4，M選自Fe、Mn、Co、V中的一種或幾種，A選自P、S、Si中的一種或幾種；需要改性的鋰離子電池聚陰離子正極材料的通式為LiXBO4，X選自Fe、Mn、Co、V中的一種或幾種，B選自P、S、Si中的一種或幾種，納米化的改性材料與需要改性的鋰離子電池聚陰離子正極材料粉體的重量比為0.001-0.2；
2)將步驟1)得到的混合物在惰性氣氛或還原性氣氛中，200-800℃燒結(jié)2-30小時(shí)，得到表面改性的鋰離子電池聚陰離子正極材料LiXBO4@LiMAO4。
優(yōu)選地，步驟1)中所述納米化的改性材料的粒度在10-1000nm。可通過將磷酸鐵等經(jīng)過機(jī)械研磨納米化得到，或直接使用納米材料。
優(yōu)選地，步驟1)中所述需要改性的鋰離子電池聚陰離子正極材料粉體的粒度在10-5000nm內(nèi)均可。
優(yōu)選地，步驟1)中混合的方式可以是固相混合。
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