[發(fā)明專利]用于改性富鋰正極材料的設(shè)備和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810496635.3
• 申請(qǐng)日: 2018-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN108878766B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳橙;陳淵;張鵬;石朝輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桑德新能源技術(shù)開發(fā)有限公司;桑頓新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/04
• 分類號(hào): H01M4/04;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;梁文惠

本發(fā)明提供了一種用于改性富鋰正極材料的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括：腔體；孔狀隔離件，孔狀隔離件設(shè)置于腔體內(nèi)，并將腔體分隔為第一子腔和第二子腔；進(jìn)料口，進(jìn)料口與第一子腔連通以將富鋰正極材料加入第一子腔；第一進(jìn)氣口，第一進(jìn)氣口與第二子腔連通以提供使富鋰正極材料處于流化狀態(tài)的氣體；容納部，容納部設(shè)置于第二子腔內(nèi)，用于容納脫鋰劑；第一加熱裝置，用于對(duì)脫鋰劑加熱以使脫鋰劑產(chǎn)生脫鋰氣體與富鋰正極材料接觸進(jìn)行表面改性。采用本發(fā)明的設(shè)備對(duì)富鋰正極材料以流化方式進(jìn)行改性，提高了介質(zhì)間的傳質(zhì)速率和傳質(zhì)效果，進(jìn)而能夠得到均勻改性的富鋰正極材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于改性富鋰正極材料的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因具有高能量密度、高電壓、循環(huán)性能好、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，成為了新能源領(lǐng)域最理想的電源。新能源汽車作為最重要的環(huán)節(jié)之一，其使用的動(dòng)力鋰離子電池最主要的正極材料是磷酸亞鐵鋰和三元材料。經(jīng)過近10年的發(fā)展，商業(yè)化的磷酸亞鐵鋰材料1C克容量達(dá)到140mAh/g(理論容量170mAh/g)，高鎳三元材料1C克容量達(dá)到190mAh/g(理論容量280mAh/g，但穩(wěn)定性其上限為220mAh/g)。某文件規(guī)定，到2020年、2025年、2030年動(dòng)力電池單體比能量分別達(dá)到350、400、500wh/kg。根據(jù)測(cè)算現(xiàn)有的高鎳三元材料配上硅碳材料體系理論上限比能量密度為350wh/kg。

富鋰錳基材料xLi₂MnO₃(1-x)LiMO₂(M＝Ni、Co、Mn)的理論容量超過300mAh/g，被認(rèn)為是后續(xù)最有可能獲得應(yīng)用的新一代高比能量鋰離子電池正極材料。但是富鋰錳基材料首次效率低，循環(huán)過程中電壓平臺(tái)衰減快，高倍率性能差限制了它的使用。研究表明通過表面改性可以有效的提高富鋰錳基材料的首次庫(kù)倫效率。

據(jù)文獻(xiàn)(Nature.Communications.2016,7:12108)報(bào)道：采用碳酸氫銨分解后的氣體，對(duì)富鋰錳基材料進(jìn)行氣固界面的改性，在富鋰錳基正極材料顆粒表面形成均勻氧空位，大大提高了該材料的首次充放電效率和循環(huán)穩(wěn)定性。

但上述方法存在以下缺陷：(1)小試時(shí)改性效果明顯，在工業(yè)化進(jìn)行放大的時(shí)候，改善效果并不明顯，其主要原因在于用料量大時(shí)，改性不均勻；(2)后處理時(shí)采用水洗，但水洗后顆粒表面由于水溶液的解離作用，使材料的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和強(qiáng)度都會(huì)變差，導(dǎo)致材料的循環(huán)性能和加工性能變差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于改性富鋰正極材料的設(shè)備和方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的改性富鋰錳基正極材料的方法工業(yè)化應(yīng)用中改性效果差的問題。

為了實(shí)現(xiàn)目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于改性富鋰正極材料的設(shè)備，該設(shè)備包括：腔體；孔狀隔離件，孔狀隔離件設(shè)置于腔體內(nèi)，并將腔體分隔為第一子腔和第二子腔；進(jìn)料口，進(jìn)料口與第一子腔連通以將富鋰正極材料加入第一子腔；第一進(jìn)氣口，第一進(jìn)氣口與第二子腔連通以提供使富鋰正極材料處于流化狀態(tài)的氣體；容納部，容納部設(shè)置于第二子腔內(nèi)，用于容納脫鋰劑；第一加熱裝置，用于對(duì)脫鋰劑加熱以使脫鋰劑產(chǎn)生脫鋰氣體與富鋰正極材料接觸進(jìn)行表面改性。

進(jìn)一步地，上述第一進(jìn)氣口的開口朝向容納部，優(yōu)選第一進(jìn)氣口的開口延伸至容納部的脫鋰劑內(nèi)。

進(jìn)一步地，上述設(shè)備還包括第二進(jìn)氣口，第二進(jìn)氣口與第二子腔相連以提供用于對(duì)改性后的富鋰正極材料進(jìn)行洗滌的洗滌氣體，洗滌氣體包括水蒸氣。

進(jìn)一步地，上述孔狀隔離件為微孔板和/或篩網(wǎng)。

進(jìn)一步地，上述設(shè)備還包括氣體分布器，氣體分布器位于第一子腔和/或第二子腔且靠近孔狀隔離件設(shè)置。

進(jìn)一步地，上述設(shè)備還包括：第二加熱裝置，第二加熱裝置用于對(duì)第一子腔加熱，優(yōu)選第二加熱裝置設(shè)置于第一子腔的外壁；攪拌裝置，攪拌裝置設(shè)置于第一子腔內(nèi)。