[發明專利]一種包覆磷酸鋁的鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711446933.3
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN109980188A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 許開華;王家良
• 申請（專利權）人: 荊門市格林美新材料有限公司;格林美（無錫）能源材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果;侯峰

本發明公開了一種包覆磷酸鋁的鎳鈷錳酸鋰正極材料，其化學表達式為：Li_aNi_xCo_yMn_zP_cO₂，其中，1≤a≤1.2，0.3≤x≤0.98，0.01≤y≤0.6，0.001≤z≤0.2，0.0001≤c≤0.01；本發明還公開了一種包覆磷酸鋁的鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法；本發明通過以可溶性鋁鹽為Al源，以可溶性磷酸鹽為沉淀劑，通過控制結晶化學鍍法在正極材料表面均勻鍍覆一層AlPO₄包覆層，這種方法簡單易操作，可精確控制AlPO₄的包覆量，且在包覆過程中通過表面活性劑解決沉淀問題，使包覆層薄而均勻，提高了正極材料的循環壽命和安全性能。

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域，具體涉及一種包覆磷酸鋁的鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法。

背景技術

鎳鈷錳三元鋰離子電池正極材料由于具有較高的能量密度以及相對較簡單的制備工藝被廣泛應用于IT產品以及新能源汽車領域，但鎳鈷錳酸鋰 (LNCA)由于結構穩定性欠佳，高價鎳容易與電解液反應，造成電解液的分解，并放出氣體，對材料的循環壽命及安全性造成極大的危害；針對上述問題一般采用表面包覆的方式來改善，正極材料表面包覆的化學惰性的物質將正極材料與電解液有效隔離，避免了高價鎳離子與電解液的反應，保持正極與電解液的穩定性，從而提高材料的循環壽命及安全性能。

AlPO₄的包覆對提高正極材料和電解液的穩定性具有顯著的作用，但同時由于包覆的一般都是非電化學活性的物質，相應對材料的放電比容量造成一定的影響，如果包覆量過高，放電容量將會顯著降低，如果包覆量不足，則材料的穩定性得不到有效的改善，因此，包覆材料能夠薄而均勻的包覆在正極材料表面是實現放電比容量與穩定性達到平衡的重要因素，并且在包覆的過程中要防止AlPO₄沉淀。

發明內容

本發明的目的是提供一種包覆磷酸鋁的鎳鈷錳酸鋰正極材料，通過在正極材料的表面包覆磷酸鋁，在解決放電比容量過低的同時保證了正極材料的穩定性。

本發明的另一個目的是提供一種包覆磷酸鋁的鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法。

本發明所采用的技術方案是:

一種包覆磷酸鋁的鎳鈷錳酸鋰正極材料，其化學表達式為:Li_aNi_xCo_yMn_zP_cO₂，其中，1≤a≤1.2，0.3≤x≤0.98，0.01≤y≤0.6，0.001 ≤z≤0.2，0.0001≤c≤0.01。

本發明的特點還在于，

在正極材料中摻雜金屬元素，其化學表達式為:Li_aNi_xCo_yMn_zP_cR_bO₂，其中， b＝4/3-a/3-x-y-z，0.00001≤b≤0.03，R為金屬元素，所述金屬元素為除了鎳、鈷、錳以外的元素周期表中金屬元素的一種或多種的組合。

一種包覆磷酸鋁的鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，具體按照以下步驟實施:

步驟1，分別稱取鎳鈷錳酸鋰正極材料、量取鋁鹽溶液和磷酸鹽溶液；

步驟2，將所述步驟1稱取的鎳鈷錳酸鋰正極材料分散在水中，并進行加熱，得鎳鈷錳酸鋰正極漿料；

步驟3，將所述步驟1量取的鋁鹽溶液以及磷酸鹽溶液按照一定的速度并流加入到步驟2的鎳鈷錳酸鋰漿料中并攪拌，同時加入表面活性劑；

步驟4，加料完成后將所述步驟3的鎳鈷錳酸鋰漿料過濾、干燥、熱處理即得包覆磷酸鋁的鎳鈷錳酸鋰正極材料。