[發明專利]一種鋰離子電池正極材料的表面改性方法

在審

• 申請號: 201810048507.2
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN110061195A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 張媛嬌;朱曉沛;高智;張家文;沙金;蘇迎春
• 申請（專利權）人: 天津國安盟固利新材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;路永斌

本發明公開了一種鋰離子電池正極材料的表面改性方法，具體步驟為：1、將金屬鹽、溶劑和含氮堿性物質進行混合，得到反應液；2、將鋰離子電池正極材料和反應液加入反應釜中，將反應釜置于水浴中并攪拌；3、取出反應釜中反應產物，靜置后除去上層清液，得到前驅體；4、將前驅體干燥后過篩得到干燥粉末，進行熱處理，得到表面改性的鋰離子電池正極材料。采用本發明的方法可在鋰離子電池正極材料表面形成均勻的包覆層，包覆層與鋰離子電池正極材料基體結合牢固，所得表面改性的鋰離子電池正極材料具有優異的電化學性能，本發明的方法操作簡單、可控性強、成本低廉、易于工業化生產。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，具體涉及一種鋰離子電池正極材料的表面改性方法。

背景技術

隨著社會經濟的發展，人們生活水平的提高，社會對能源的需求也越來越高，新型“21世紀綠色電池”-鋰離子電池作為新能源汽車最有潛力的動力電池體系之一，將會迎來巨大的發展機遇，同時，這也對鋰離子電池在充放電能力、安全性能、使用壽命和儲存性能等方面提出更為嚴苛的要求。鋰離子電池的關鍵材料之一是正極材料，所以提升正極材料的性能十分必要。

目前，最適合用于動力電池的鋰離子電池正極材料是三元正極材料，主要包括鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰材料。三元正極材料存在的問題是循環穩定性差，原因包括：1、在較高充電電壓下，電解質發生分解消耗掉部分鋰，使電池的比容量和循環性能降低；2、LiPF₆基電解液中痕量的水分使電解液呈酸性，腐蝕正極材料從而造成過渡金屬的溶解；3、正極材料脫鋰時，材料晶體結構不穩定，發生不可逆相變，使正極材料電化學活性降低。

隨著對鋰離子電池正極材料研究的不斷深入，研究人員采用對正極材料顆粒表面改性的方法可以提高鋰離子電池的循環性能。表面包覆是表面改性技術的一種方式，可有效改善鋰離子正極材料的電化學性能。但是，目前現有技術中對鋰離子正極材料的表面包覆大多為包覆層與基體正極材料為分子級包覆，這種方式使得包覆層與基體正極材料的結合不緊密，并且包覆不均勻，從而導致正極材料的容量衰減，影響正極材料的循環性能。

發明內容

為了解決上述問題，本發明人進行了銳意研究，采用尿素均相沉淀法對鋰離子電池三元正極材料進行表面改性，在正極材料表面形成均勻包覆層，降低了正極材料比容量的衰減，提高了正極材料的循環性能，從而完成本發明。

本發明提供了一種鋰離子正極材料的表面改性方法，具體體現在以下方面：

一種鋰離子電池正極材料的表面改性方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、將金屬鹽、溶劑和含氮堿性物質進行混合，得到反應液；

步驟2、將鋰離子電池正極材料和反應液加入反應釜中，將反應釜置于水浴中并攪拌；

步驟3、取出反應釜中反應產物，靜置后除去上層清液，得到前驅體；

步驟4、將前驅體干燥后過篩得到干燥粉末，進行熱處理，得到表面改性的鋰離子電池正極材料。

步驟1中，金屬鹽為金屬硝酸鹽、金屬硫酸鹽、金屬醋酸鹽中的一種或幾種，優選為金屬硝酸鹽，選自硝酸鑭、硝酸鎳、硝酸鋁、硝酸錳、硝酸鋯中的一種或幾種，更優選為硝酸鑭、硝酸鎳、硝酸鋁中的一種或幾種，更優選為六水合硝酸鑭、六水合硝酸鎳、九水合硝酸鋁中的一種或幾種。

步驟1中，溶劑為醇類溶劑和/或去離子水。

溶劑為去離子水和無水乙醇，其中，去離子水和無水乙醇的體積比為1：(0.1～5)，優選1：(0.2～1)。

步驟1中，含氮堿性物質優選為尿素，

優選地，基于1000重量份的鋰離子電池正極材料，尿素的用量為50至100份，金屬鹽的用量為10至50份。