[發(fā)明專利]一種鈷酸鋰包覆高鎳三元材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910452252.0
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110112404B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設計）人: 閔長青;張二冬;高玉仙;李道聰
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 張名列;金凱

本發(fā)明提供一種鈷酸鋰包覆高鎳三元材料的制備方法包括以下步驟，S1：取高鎳三元材料的前驅體與堿性溶液混合均勻，然后置于真空干燥箱內進行干燥，得到混合粉料；S2：將上述干燥后的混合粉料置于臭氧氧化反應裝置內，通入臭氧氣體，并攪拌氧化；S3：采用熱去離子水洗滌步驟S2中的前驅體，洗滌完成進行干燥；S4：將步驟S3中干燥后的前驅體與鋰源均勻混合，置于高溫爐中，在氧氣氣氛中從室溫升溫至燒結溫度并保溫，保溫完成后自然冷卻，即可得包覆鈷酸鋰的高鎳三元材料。本發(fā)明利用臭氧氧化法對前驅體表層Co²⁺進行氧化，使前驅體表層發(fā)生結構重組生成一層CoOOH，將表層帶有CoOOH的前驅體與鋰源混合，高溫煅燒即可得LiCoO₂包覆的高鎳三元材料。

技術領域

本發(fā)明屬于正極材料制備技術領域，具體涉及一種鈷酸鋰包覆高鎳三元材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池作為一種新型的綠色電源，由于其電壓高、比能量大、綠色安全環(huán)保等特點已被廣泛應用于電動汽車、儲能電站和電動工具等領域。近年來，市場對鋰離子電池的容量及能量密度要求越來越高，早期的磷酸鐵鋰電池已經(jīng)無法滿足市場要求，在此背景下，各大電池生產(chǎn)廠商紛紛將目光轉向以523、622及811等為代表的高鎳三元電池，因此，高鎳三元材料也越來越受到人們的關注，成為鋰離子電池正極材料領域研究的熱點。

目前，三元材料的主要合成方法為固相法，即將共沉淀制備的三元前驅體Ni_xCo_yM_1-x-y(OH)₂與鋰源機械混合再高溫燒結，在合成后期，三元材料暴露于空氣中，會吸收空氣中的水分和二氧化碳，導致材料表面生成殘堿，并且，隨著鎳含量的升高，三元材料吸水性不斷增強，表面殘堿含量不斷增多，而較多的殘堿不僅不利于三元材料的加工性能，還會惡化三元材料的循環(huán)及存儲性能。

發(fā)明內容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種鈷酸鋰包覆高鎳三元材料的制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的或者其他目的，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種鈷酸鋰包覆高鎳三元材料的制備方法，包括以下步驟，

S1：取高鎳三元材料的前驅體Ni_xCo_yM_1-x-y(OH)₂與堿性溶液在保護性氣體氣氛中混合均勻，然后置于真空干燥箱內進行干燥，得到混合粉料，所述高鎳三元材料的前驅體Ni_xCo_yM_1-x-y(OH)₂中0.65≤x1，0y≤0.20，M為Al、Mn或Mg中的一種或多種；

S2：將上述干燥后的混合粉料置于臭氧氧化反應裝置內，通入濕潤的臭氧氣體，并攪拌氧化，得到氧化后的前驅體；

S3：采用熱去離子水洗滌步驟S2中的前驅體，洗滌完成后進行抽濾并將過濾后的前驅體置于真空干燥箱內進行干燥；

S4：將步驟S3中干燥后的前驅體與鋰源按物質量之比1:0.99～1.07均勻混合，置于高溫爐中，在氧氣氣氛中從室溫升溫至燒結溫度，并保溫10～20h，其中升溫速率控制在2～5℃/min，保溫完成后自然冷卻，即可得到包覆鈷酸鋰的高鎳三元材料。

本發(fā)明進一步的技術方案為，步驟S1中，所述堿性溶液為堿性物質氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰中的一種或多種的水溶液，所述堿性物質的添加量為高鎳三元材料前驅體總質量的2～5％。

本發(fā)明進一步的技術方案為，步驟S1中，所述保護性氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣和氙氣中的一種或者多種。

本發(fā)明進一步的技術方案為，步驟S2中，所述臭氧氣體的濕度控制為30～50％；所述臭氧氣體的通入流速控制為2～7L/min，優(yōu)選3～5L/min。