[發明專利]一種包覆改性電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710905682.4
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN109585797B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 黃明;龔金保;姚淦;呂舒宏
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;B01J8/24
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明公開了一種包覆改性電極材料及其制備方法。所述方法先通過流化床的噴嘴向流化床反應器中噴入包覆液，與處于流態化的電極材料混合，實現包覆材料前驅體對電極材料的包覆，然后進行燒結，得到由電極材料及包覆在電極材料表面的包覆材料構成的包覆改性電極材料。本發明通過進一步優化流化床的部件連接關系以及氣體分布板和噴嘴的結構設計，可以在提高包覆均勻性，簡化包覆流程，降低包覆工藝成本，提升電極材料的循環性能的同時，解決非正常流化現象的影響以及工作時噴嘴被堵塞的問題。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種包覆改性電極材料及其制備方法，尤其涉及一種包覆改性電極材料，及先采用流化床將包覆材料前驅體和電極材料混合，再燒結制備包覆改性電極材料的方法。

背景技術

鋰離子電池能量密度高、輸出功率大，綠色環保對環境友好，不含有鉛、鎘、汞等有毒物質，在新能源汽車、儲能方面有著廣泛的應用前景。隨著鋰離子電池應用的快速發展，人們對鋰電池的容量、循環性能、安全性能、倍率性能要求越來越高。鋰電池正極材料的體相和表面相結構穩定性是影響鋰電池循環性能的重要因素，如何提高正極材料的結構穩定性也成為了鋰電池領域的研究熱點。

目前的研究結果表明，影響鋰離子電池正極材料安全性和充放電循環穩定性的重要原因包括：充電態正極材料晶格失氧及相變、電解液的氧化分解反應、過渡金屬離子在電解液中的溶出以及電解液副反應產生的HF對正極材料的腐蝕等。表面包覆能夠有效減緩以上反應，從而提升正極材料的安全性和循環性能。

CN201210221966.9公開了一種通過共沉淀法在正極材料表面包覆一層納米氧化鋁的制備方法；CN106684358A公開了一種通過溶膠凝膠法在富鋰正極材料表面包覆氧化鋁的改性方法。液相包覆法雖然能夠在正極材料表面均勻的包覆一層金屬氧化物，提升正極材料的循環性能，但是工藝復雜、處理成本較高。

原子層沉積(ALD)包覆方法可以實現1nm-2nm厚包覆層的均勻包覆，性能優異，但對設備和原料要求高，成本高，也不利于工業化生產。

CN201710099667.5公開了一種通過氣流磨的高速撞擊流的方式將包覆液與正極材料進行混合得到包覆材料前驅體。這種包覆方法雖然在一定程度上能在降低包覆液的使用量的同時提高工作效率，但是高速撞擊本身會對正極材料的表面包覆層造成破壞，影響材料性能。

因而，有必要提供一種簡單、低成本地制備包覆改性電極材料的方法，以得到均勻包覆效果，并大幅改善電極材料的循環性能。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種包覆改性電極材料及其制備方法。采用本發明的方法先將包覆材料前驅體與流態化的電極材料混合和包覆，可以在實現流態化混合的同時能提升包覆均勻性，還可以簡化包覆流程，降低包覆工藝的成本。

第一方面，本發明提供一種包覆改性電極材料的制備方法，所述方法先通過流化床的噴嘴向流化床反應器中噴入包覆液，與處于流態化的電極材料混合，實現包覆材料前驅體對電極材料的包覆，然后進行燒結，得到由電極材料及包覆在電極材料表面的包覆材料構成的包覆改性電極材料。

流化床反應器是實現流態化過程的設備，本發明通過流化床反應器使噴入的包覆液(即包覆材料前驅體的溶液、溶膠或懸浮液)與流態化的電極材料發生作用，實現包覆材料前驅體與電極材料的混合，使包覆材料前驅體均勻地包覆在電極材料的表面，在保持包覆均勻性的同時，簡化包覆流程，降低包覆工藝成本。

作為本發明所述方法的優選技術方案，所述電極材料為正極材料或負極材料中的任意一種，優選正極材料，進一步優選三元鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰以及上述對應的正極材料經過摻雜改性所得正極材料中的任意一種或至少兩種的組合。

優選地，所述流態化為散式流態化，也即平穩床。