[發(fā)明專利]三氧化二鑭的制備方法及其包覆的電池正極材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810942751.3
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN108963240A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設計）人: 王克堅;張奎博
• 申請（專利權）人: 北京長城華冠汽車科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司 11266
• 代理人: 劉翔

本發(fā)明提供了一種三氧化二鑭的制備方法及三氧化二鑭包覆的電池正極材料，包括：取適量鑭鹽溶解得A液；取適量絡合劑，溶解得B液；將B液逐滴加入到A溶液中，邊滴加邊攪拌，并保持溫度為(60?90)℃；恒溫反應(10?16)h，得到C溶液；將C溶液過濾得到沉淀，洗滌、收集沉淀，并在室溫下干燥，得到氫氧化鑭前驅(qū)體；將前驅(qū)體進行一段時間的熱處理后，即可得到三氧化二鑭。本發(fā)明提供的三氧化二鑭的制備方法，工藝簡單，成本低廉，制備的三氧化二鑭為納米顆粒狀結構，并且，該納米結構穩(wěn)定性較強，有利于降低正極材料中活性物質(zhì)與電解液之間的接觸概率，可以有效抑制電解液對活性物質(zhì)的腐蝕作用，提高了正極改性材料的穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術領域，具體而言，涉及一種三氧化二鑭的制備方法及三氧化二鑭包覆的電池正極材料。

背景技術

當今社會經(jīng)濟發(fā)展十分迅速，人們的生活水平不斷提高，人類社會對于能源的需求也隨之日益上升。然而煤、石油、天然氣等不可再生的化石能源已經(jīng)遠遠不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的能源需求，并且燃燒化石燃料所造成的環(huán)境污染問題也日益嚴重，其中PM2.5最引人注目，許多城市霧霾嚴重，因此當今社會的主要任務是尋找和發(fā)展高效環(huán)保可持續(xù)發(fā)展的新能源。能夠?qū)⒒瘜W能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為化學電源，已經(jīng)受到諸多科研工作者的廣泛關注。其中，二次電池于1899年首次進入大眾的視野，是一種新型的化學電源，實現(xiàn)了電能和化學能的可逆轉(zhuǎn)換，二次電池具有成本低、比能量高、效率高對環(huán)境友好以及循環(huán)性能良好等優(yōu)點，因此被廣泛應用于社會生活各個領域，推動社會經(jīng)濟的快速發(fā)展。

具有代表性的二次電池有鉛酸蓄電池，鎘鎳電池，鎳氫電池和鋰離子電池，相對于其他的二次電池，鋰離子電池因工作電壓高、能量密度大、倍率性能好、使用壽命長以及對環(huán)境友好等眾多優(yōu)點，是目前綜合性能最為優(yōu)良的二次化學電源。近年來，鋰離子電池的應用領域越來越廣泛，隨著電動車(EV)和混合電動車(HEV)的發(fā)展，高比能和高功率已成為今后鋰離子電池研究和發(fā)展的重要方向。正極材料作為鋰離子電池的關鍵部分，其研究與開發(fā)顯得尤為迫切。

鋰離子電池LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂三元正極材料放電比容量高，但是在循環(huán)的過程中尤其是在高壓條件下，由于活性物質(zhì)與電解液發(fā)生反應，造成活性物質(zhì)的質(zhì)量下降，導致三元正極材料容量衰減嚴重，現(xiàn)有技術中通過在其上包覆氧化物以緩解容量衰減現(xiàn)象，但是往往出現(xiàn)循環(huán)穩(wěn)定性較差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明提出了一種三氧化二鑭的制備方法，旨在解決現(xiàn)有鋰離子電池LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂三元正極改性材料循環(huán)穩(wěn)定性較差的問題。

具體地，本發(fā)明第一方面提出了一種三氧化二鑭的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱取適量鑭鹽，充分溶解得到A溶液。

具體而言，鑭鹽可以為硝酸鑭、乙酸鑭和氯化鑭至少一種。優(yōu)選的，鑭鹽可以為硝酸鑭，其價格低廉，易于獲得，并且與絡合劑的絡合反應能進行的更加徹底，反應的副產(chǎn)物較少。具體實施時，可以選用乙醇作為溶劑，將鑭鹽加入乙醇中進行充分溶解，有利于減少反應后的有機廢料；可以采用超聲震蕩、攪拌的方式將鑭鹽充分的溶解在乙醇中。

(2)稱取適量絡合劑，充分溶解得到B溶液。

具體而言，絡合劑為尿素、乙二胺四乙酸、羥乙二胺四乙酸或二乙烯三胺五乙酸。優(yōu)選的，絡合劑為尿素。具體實施時，可以選用乙醇作為溶劑，將絡合劑尿素加入乙醇中進行充分溶解，有利于減少反應后的有機廢料；可以采用超聲震蕩、攪拌的方式將絡合劑充分的溶解在乙醇中。

本實施例中，鑭鹽與所述絡合劑的質(zhì)量比為1.08：(1.15～2.69)；優(yōu)選為1.08：1.92。需要說明的是，步驟(1)和步驟(2)的順序不分先后。