[發(fā)明專利]一種在高鎳三元材料上包覆氧化鋁和氧化硼的方法

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• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN108091830A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳希文;阮丁山;林波;劉偉健;李斌
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東邦普循環(huán)科技有限公司;湖南邦普循環(huán)科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/48;H01M4/38;H01M4/46
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 陳攀登

本發(fā)明公開了一種在高鎳三元材料上包覆氧化鋁和氧化硼的方法。這種方法包括以下步驟：1)將氧化鋁前體和水混合配成氧化鋁包覆液；2)將高鎳三元材料和氧化鋁包覆液混合，得到包覆氧化鋁的懸濁液；3)將包覆氧化鋁的懸濁液固液分離，所得的固體料進(jìn)行干燥，得到干料；4)將干料與含硼化合物混合，然后燒結(jié)，得到包覆氧化鋁和氧化硼的高鎳三元材料成品。本發(fā)明的處理方法是將水洗和包覆結(jié)合起來，不僅能更有效的去除高鎳三元材料表面雜質(zhì)，同時在水相中進(jìn)行包覆，包覆物可以更加均勻的覆蓋在材料表面，進(jìn)而得到電性能良好的正極材料。本發(fā)明的包覆方法可以精簡工藝步驟，降低回火溫度，減少回火時間，從而能夠縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在高鎳三元材料上包覆氧化鋁和氧化硼的方法。

背景技術(shù)

三元材料由于其較高的充放電容量，成為了行業(yè)內(nèi)的研究熱點(diǎn)。高鎳材料因其更高的比容量得到更多的關(guān)注，合成，燒結(jié)，摻雜和包覆等加工工藝是控制其性能的關(guān)鍵步驟。其中，包覆對于正極材料一般是最后加工工序，而且很少的包覆材料就能在很大程度上提高正極材料的性能，因此包覆是一道比較重要的加工工序。

三元正極材料單獨(dú)使用時，其循環(huán)性能一般都比較差，主要原因是其與電解液接觸發(fā)生不可逆反應(yīng)從而造成容量衰減過快。為了減緩容量衰減，提高電池壽命和電池使用的安全性，研究人員將氧化物，氟化物或其他包覆物采用干法或濕法等方法包覆在正極材料顆粒表面減少其與電解液的直接接觸。氧化鋁是最常用也是效果比較明顯的一種包覆物，氧化鋁包覆的正極材料的循環(huán)性能比未包覆材料提升很多，這在很多篇論文和專利中得到了反復(fù)的驗證。現(xiàn)在大多數(shù)的包覆方法都是采用的有機(jī)液相包覆，這種包覆方法是使用液相作為媒介，將固體分散在液相中使基材與包覆物充分接觸，使包覆物能均勻的分散在基材表面。同時，大部分材料都只使用一種包覆物來進(jìn)行包覆，如氧化鋁。水洗也是一道比較重要的工序，經(jīng)過水洗的材料電性能一般都會有比較大的提升，因為材料表面的雜質(zhì)很多都會被沖走，這樣可以使材料更好的充放電。

氧化鋁包覆已經(jīng)被廣泛使用，其對正極材料顆粒的循環(huán)性能提升也被廣泛承認(rèn)。實驗發(fā)現(xiàn)硼元素的加入可以提高電池的放電容量和首次效率，因此可以將這兩種包覆物同時作用于正極材料上。用干法包覆分兩次包覆這兩種材料已經(jīng)可以實現(xiàn)，但是由于所采用的工藝比較繁瑣，需要反復(fù)的進(jìn)料出料并且需要占用燒結(jié)設(shè)備的時間過長，因此這種工藝的成本較高并且周期較長，與工業(yè)量產(chǎn)降低成本的要求不符合。

高鎳三元材料，譬如NCM811等，其材料表面的LiOH和Li2CO3雜質(zhì)含量較高，嚴(yán)重影響電池的安全性能與循環(huán)性能，如何在包覆的同時減少表面含Li雜質(zhì)對材料電性能的影響，也成為本行業(yè)亟需解決的一個難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在高鎳三元材料上包覆氧化鋁和氧化硼的方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種在高鎳三元材料上包覆氧化鋁和氧化硼的方法，包括以下步驟：

1)氧化鋁包覆液的配制：將氧化鋁前體和水混合配成氧化鋁包覆液；

2)氧化鋁的包覆：將高鎳三元材料和氧化鋁包覆液混合，得到包覆氧化鋁的懸濁液；

3)干料的制備：將包覆氧化鋁的懸濁液固液分離，所得的固體料進(jìn)行干燥，得到干料；

4)氧化硼的包覆：將干料與含硼化合物混合，然后燒結(jié)，得到包覆氧化鋁和氧化硼的高鎳三元材料成品；

所述高鎳三元材料的組成為LiNi0.8CoxMnyO2，其中0<x<0.2，0<y<0.2，且x+y＝0.2。