[發(fā)明專(zhuān)利]一種氧化鋁包覆鋰離子電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811366942.6
• 申請(qǐng)日: 2018-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109360969A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭歡;湯依偉;吳理覺(jué);文定強(qiáng);靖青秀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東佳納能源科技有限公司;清遠(yuǎn)佳致新材料研究院有限公司;江西理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 梁香美

本發(fā)明提供了一種氧化鋁包覆鋰離子電池正極材料及其制備方法。一種氧化鋁包覆鋰離子電池正極材料的制備方法，包括下列步驟：將鋰離子電池正極材料、溶劑、碳酸鹽/碳酸氫鹽以及鋁鹽混合，并超聲反應(yīng)，生成沉淀；將所述沉淀微波加熱，得到產(chǎn)品；所述鋁鹽以鋁元素計(jì)，質(zhì)量為所述鋰離子電池正極材料的0.5％～2.5％。本發(fā)明能夠?qū)⒀趸X均勻包覆鋰離子電池正極材料，并且使鋁元素熔融進(jìn)入正極材料的晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低副反應(yīng)作用，以及延長(zhǎng)循環(huán)使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種氧化鋁包覆鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有能量密度高、充放電壓高、無(wú)記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在微小型電子設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)、航天等方面。隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，磷酸鐵鋰已經(jīng)難以滿足消費(fèi)者的需求，研究出更高能量密度、更高電壓、循環(huán)壽命更長(zhǎng)和更安全的鋰離子電池已成為科研學(xué)者的共同目標(biāo)。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程研究發(fā)現(xiàn)鋰離子電池電化學(xué)性能衰減明顯，尤其是高鎳三元正極材料，主要因素是正極材料在高電壓情況下晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)變，同時(shí)正極材料和電解液發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)生氣體。而包覆是有效改善其電化學(xué)性能的方法，包覆能有效抑制抑制正極材料表面與電解液間的副反應(yīng)。

通過(guò)表面包覆能夠有效抑制正極活性成分與電解液間的副反應(yīng)，提高材料的熱穩(wěn)定性能和循環(huán)穩(wěn)定性。常用于表面包覆的材料主要有碳、氧化鋁、氟化鋁、氧化鎂、二氧化鈦、磷酸鐵鋰等，但碳包覆具有較強(qiáng)的還原性，二氧化鈦昂貴等，而氧化鋁化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、原料豐富和價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)而廣泛應(yīng)用作包覆材料。

常用的包覆方法有溶膠凝膠、固相混合研磨包覆、浸漬法、氣/液相沉積等方法。CN107768628A敘述了一種將正極材料放入檸檬酸鐵水溶液中浸漬，再經(jīng)烘干研磨煅燒得到包覆材料。但浸漬法包覆操作復(fù)雜，條件苛刻，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。CN107834050A敘述了一種鋰離子電池富鋰材料的改性方法，以鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰為包覆材料，采用溶膠凝膠法對(duì)該富鋰材料進(jìn)行包覆。CN108232147A敘述了一種高鎳三元正極材料的包覆方法，將釔源和鋰源溶于去離子水中，再加入前驅(qū)體，經(jīng)兩次燒結(jié)研磨得到正極材料。CN108417790A公布了一種鉻酸鋰研磨包覆正極材料表面，再經(jīng)燒結(jié)得到包覆材料。綜上，固相研磨存在包覆不均勻等缺點(diǎn)，且對(duì)于大顆粒正極材料有可能在研磨過(guò)程使材料發(fā)生破碎。溶膠凝膠工藝復(fù)雜，成本高，在工業(yè)上難以得到實(shí)際應(yīng)用。浸漬法主要是利用濃度差使其包裹在材料表面，但包覆材料濃度較低時(shí)，往往會(huì)造成正極材料在浸漬液中包覆不均勻現(xiàn)象。且包覆過(guò)程還需考慮包覆材料的性質(zhì)。而氣相沉積包覆條件要求高，工業(yè)化生產(chǎn)難以得到實(shí)現(xiàn)。單一液相沉積很難做到包覆材料分散均勻。可見(jiàn)，現(xiàn)有的包覆工藝存在工藝復(fù)雜或包覆不均勻?qū)е码娦阅懿蛔愕葐?wèn)題。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種氧化鋁包覆鋰離子電池正極材料的制備方法，該制備方法能夠?qū)⒀趸X均勻包覆鋰離子電池正極材料，并且使鋁元素熔融進(jìn)入正極材料的晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此極大改善了正極材料和電解液間的副反應(yīng)，以及延長(zhǎng)循環(huán)使用壽命。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種氧化鋁包覆鋰離子電池正極材料，該材料采用特定的包覆方法包覆上氧化鋁，相比傳統(tǒng)的包覆正極材料具有更長(zhǎng)的循環(huán)使用壽命。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種氧化鋁包覆鋰離子電池正極材料的制備方法，包括下列步驟：

將鋰離子電池正極材料、溶劑、碳酸鹽/碳酸氫鹽以及鋁鹽混合，并超聲反應(yīng)，生成沉淀；

將所述沉淀微波加熱，得到產(chǎn)品；

所述鋁鹽以鋁元素計(jì)，質(zhì)量為所述鋰離子電池正極材料的0.5％～2.5％，優(yōu)選1％～2.5％，優(yōu)選1％～2％。