[發(fā)明專利]一種具有均勻包覆層的高鎳正極材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910249675.2
• 申請(qǐng)日: 2019-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109950497A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王尊志;袁徐俊;佘圣賢;劉志遠(yuǎn);屈振昊;張中光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波容百新能源科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33239
• 代理人: 周積德

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有均勻包覆層的高鎳正極材料及其制備方法，所述制備方法包括如下步驟：(1)在容器中加入去離子水和高鎳正極材料，攪拌均勻，得懸浮液；(2)將金屬可溶鹽緩慢加入到步驟(1)所述懸浮液中，攪拌均勻，真空抽濾，無(wú)水乙醇沖洗，抽干，烘箱干燥，得干燥物料；(3)將步驟(2)所述干燥物料置于匣缽中，在預(yù)熱的馬弗爐氧氣氣氛下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，冷卻，破碎，過(guò)篩，得具有均勻包覆層的高鎳正極材料。本發(fā)明高鎳正極材料具有高比容量、長(zhǎng)循環(huán)、更好的熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)因?yàn)榇嬖谒吹牟僮鳎瑯O大的降低了高鎳正極材料表面氫氧化鋰和碳酸鋰量，降低了材料粉末電阻，提高首效，增加比容量，降低高鎳正極材料pH值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有均勻包覆層的高鎳正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池技術(shù)自上個(gè)世紀(jì)八十年代誕生以來(lái)發(fā)展非常迅速，隨著智能時(shí)代的到來(lái)，鋰離子電池也越發(fā)表現(xiàn)出越來(lái)越重要的影響力，尤其是新能源汽車的發(fā)展與普及，對(duì)動(dòng)力電池的要求也越發(fā)嚴(yán)格。層狀鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰三元材料是一種極具發(fā)展前景的材料，與其他正極材料相比，如鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰，具有成本低、放電容量大、循環(huán)性能好、熱穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但是，三元材料，尤其是高鎳三元材料在鋰離子脫嵌的充放電循環(huán)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生一定程度的衰減，并釋放出熱和氣體，影響循環(huán)性能和安全性能，循環(huán)過(guò)程中材料晶體結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生一定的不可逆變化，電解液與正極材料的直接接觸更進(jìn)一步導(dǎo)致更多的副反應(yīng)發(fā)生。

采用材料表面的包覆方法是一種改善正極材料性能的有效手段。防止電解液與正極材料的直接接觸，同時(shí)吸收電解液中存在的HF，生成金屬氟化物鈍化膜，有效的改善正極材料穩(wěn)定性和電化學(xué)性能，對(duì)電池的安全性，穩(wěn)定性產(chǎn)生積極作用。

目前常用的包覆手段有很多種，但是大多還是存在操作繁瑣，成本較高，對(duì)原料粒度要求較嚴(yán)格，通常需要納米級(jí)別等問(wèn)題。如中國(guó)專利CN109360969A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，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％。

中國(guó)專利CN109244407A涉及電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種氧化鎂、氧化鋁共混包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，經(jīng)過(guò)將氧化鎂與氧化鋁采用鎂離子溶液與鋁離子溶液共混方式進(jìn)行處理鎳鈷錳酸鋰材料，使得能夠形成氧化鎂和氧化鋁共同包覆的鎳鈷錳酸鋰材料，提高了鎳鈷錳酸鋰材料的循環(huán)倍率性能穩(wěn)定性，改善了鎳鈷錳酸鋰正極材料的性能。這一種氧化鎂、氧化鋁共混包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將硫酸鋰、納米球形鎳鈷錳氫氧化物前驅(qū)體以及聚乙二醇在水中，采用超聲輔助、磁力攪拌分散處理2～4h，加熱蒸干水分，粉碎，形成均勻的中間體混合物；

(2)將中間體混合物采用300～400℃燒結(jié)處理3～5h，并在燒結(jié)過(guò)程中，不斷充入氧氣；再關(guān)閉氧氣充入，調(diào)整溫度為500～600℃加熱處理1～2h，獲得鎳鈷錳酸鋰初料；

(3)將鎳鈷錳酸鋰初料置于鎂離子溶液中，浸泡1～2h后，加入氨水溶液，攪拌均勻，過(guò)濾，置于溫度為700～800℃下燒結(jié)處理3～5h，并在燒結(jié)過(guò)程中，不斷充入氧氣；

(4)配制鎂離子、鋁離子混合溶液；將步驟(3)燒結(jié)完成的鎳鈷錳酸鋰材料加入到混合溶液中，采用磁力攪拌器攪拌均勻，邊攪拌邊加入氨水溶液，清洗，過(guò)濾，烘干，即得。

如上所述，現(xiàn)有的包覆方法非常復(fù)雜，對(duì)儀器設(shè)備與原料要求較高，同時(shí)成本較大，不利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容