[發(fā)明專利]一種雙包覆鎳鈷鋁酸鋰三元正極材料及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910245873.1
• 申請(qǐng)日: 2019-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109950496B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許開(kāi)華;張玉軍;周曉燕;徐世國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 荊門(mén)市格林美新材料有限公司;格林美（無(wú)錫）能源材料有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京雙收知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 曾曉芒

本發(fā)明適用于正極材料技術(shù)領(lǐng)域，提供一種雙包覆鎳鈷鋁酸鋰三元正極材料及制備方法。本發(fā)明在鎳鈷鋁酸鋰三元正極材料制造的過(guò)程，在NCA前軀體上包覆一層磷酸鹽，在第一次燒結(jié)的過(guò)程中磷酸鹽與LiOH反應(yīng)在正極材料表面生成一層Li₃PO₄包覆層，在二次燒結(jié)時(shí)包覆一層ZnCo₂O₄，Li₃PO₄作為一種好的離子導(dǎo)體，在正極材料表面包覆一層Li₃PO₄可以很好地提高正極材料的電性能。在二次燒結(jié)時(shí)，生成ZnCo₂O₄包覆層，可以提高正極材料的倍率和循環(huán)性能，ZnCo₂O₄可以降低鋰離子的擴(kuò)散能壘，加速鋰離子的遷移動(dòng)力學(xué)，有利于儲(chǔ)能和長(zhǎng)循環(huán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于正極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙包覆鎳鈷鋁酸鋰三元正極材料及制備方法。

背景技術(shù)

三元鋰離子電池正極材料具有低的成本，高的能量密度等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域。但單純的鎳鈷鋁酸鋰在充放電過(guò)程中Ni²⁺很容易進(jìn)入Li層，發(fā)生混排，首效降低，還會(huì)在表面產(chǎn)生多余的LiOH和Li₂CO₃。LiOH和Li₂CO₃和電解液的HF發(fā)生副反應(yīng)，對(duì)材料的循環(huán)壽命及熱穩(wěn)定性能造成極大的危害。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種雙包覆鎳鈷鋁酸鋰三元正極材料及制備方法，旨在解決現(xiàn)有鎳鈷鋁酸鋰材料的循環(huán)壽命及熱穩(wěn)定性能較差的技術(shù)問(wèn)題。

一方面，所述雙包覆鎳鈷鋁酸鋰三元正極材料的制備方法包括下述步驟：

步驟S1、稱取鎳鈷鋁復(fù)合前驅(qū)體；

步驟S2、根據(jù)鎳鈷鋁復(fù)合前驅(qū)體中鎳、鈷、鋁的金屬含量稱取一定量磷酸鹽；

步驟S3、將鎳鈷鋁復(fù)合前驅(qū)體加入到所述磷酸鹽的水相溶液中，加熱攪拌直至溶液蒸干；

步驟S4、將含有磷酸鹽的蒸干后前驅(qū)體以及鋰源一同加入到高速混料器中充分混合，混合后進(jìn)行煅燒處理，得到Li₃PO₄包覆的鎳鈷鋁基體；

步驟S5、將適量的聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇中，接著加入二水合乙酸鋅、四水合乙酸鈷攪拌形成均勻透明的玫紅色溶液，然后將所述玫紅色溶液加入到反應(yīng)釜中；

步驟S6、將適量所述Li₃PO₄包覆的鎳鈷鋁基體加入到所述反應(yīng)釜中反應(yīng)，將反應(yīng)后產(chǎn)物過(guò)濾、清洗、干燥，最后在干燥空氣中熱處理，最后得到Li₃PO₄,ZnCo₂O₄雙包覆的鎳鈷鋁酸鋰三元正極材料。

進(jìn)一步的，所述磷酸鹽為NH₄H₂PO₄，所述NH₄H₂PO₄加入量小于鎳鈷鋁復(fù)合前驅(qū)體總質(zhì)量的3.0％。

進(jìn)一步的，步驟S4中，所述鋰源為L(zhǎng)iOH或者Li₂CO₃，鋰源的用量按摩爾比Li：Me＝(0.9-1.1):1計(jì)算，其中Me為Ni、Co、Al的摩爾量之和。

進(jìn)一步的，步驟S4中，煅燒溫度為700℃-900℃，煅燒時(shí)間為10-25h。

進(jìn)一步的，步驟S4得到的Li₃PO₄包覆的鎳鈷鋁基體的通式為為L(zhǎng)i(Ni_xCo_yAl_1-x-y)O₂，其中0.5≤x＜1，y≤0.3。