[發明專利]一種反溶劑法制備硅酸鋰包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法

有效

• 申請號: 201910837615.2
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110518221B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 鄭俊超;劉洋;湯林波;賀振江;羅紫艷
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 寧星耀;寧岡

一種反溶劑法制備硅酸鋰包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，包括以下步驟：（1）將氫氧化鎳鈷錳分散于含有硅源的水溶液中，加入鋰源，攪拌，得懸濁液；（2）向懸濁液中加入無水有機溶劑，攪拌，使硅酸鋰沉積于氫氧化鎳鈷錳表面，攪拌，蒸干，得粉末；（3）將粉末與鋰源混合，燒結，得硅酸鋰包覆的鎳鈷錳酸鋰正極材料。本發明通過反溶劑法合成硅酸鋰包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料，有效減小鎳鈷錳酸鋰正極材料中的一次顆粒間間隙，空間結構布局更加合理，穩定性更強，且制備流程簡單，成本低，適用于工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，具體涉及一種反溶劑法制備硅酸鋰包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法。

背景技術

化石能源的不斷消耗和環境問題的日益突出制約著經濟的可持續發展，加快發展新能源產業是調整能源結構、改善生態環境、轉變發展方式和用能方式的必然要求，也是培育新的經濟增長點、提升整體競爭力、帶動相關產業發展的戰略選擇。國家從節能與減排入手，大力推廣新能源電動汽車的發展，鋰離子電池作為新能源汽車的重要部分，其性能對電動汽車安全性和續航里程等起著決定性作用。鎳鈷錳酸鋰正極材料是目前鋰離子電池研究中最受關注的材料之一，其理論放電比容量高達278mAh/g，電壓平臺為3.6V，具有極高的能量密度和功率密度，被視為下一代動力電池正極材料的理想選擇。然而，鎳鈷錳酸鋰正極材料通常是由納米級的一次顆粒組成的二次球體，在循環過程中極易出現結構坍塌，嚴重影響其電化學性能。表面包覆是解決鎳鈷錳酸鋰正極材料這一問題的一種常用方法，是尋找一種合適的材料來包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料。

CN106910881A公開了一種偏鈦酸鋰包覆鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法，但是由于其制備方法上的缺陷，會導致包覆層不均勻，從而影響電化學性能。

CN107910539A公開了一種硅酸鋰包覆鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法，所述材料中硅酸鋰的質量百分含量為1～10wt%，硅酸鋰形成厚度2～20nm的包覆層包覆在鎳鈷鋁酸鋰上；所述正極材料為粒徑5～15μm的球形顆粒。所述方法，包括以下步驟：（1）在有機溶劑中加入硅源，攪拌均勻，加入水，再加入氫氧化鎳鈷鋁，加熱攪拌反應，蒸干，得二氧化硅包覆的氫氧化鎳鈷鋁前驅體粉末；（2）將二氧化硅包覆的氫氧化鎳鈷鋁前驅體粉末與鋰鹽研磨混勻，置于管式爐中，在氧化性氣氛下，進行兩段燒結，即成。雖然該方法能有效降低常規包覆時表面殘鋰的問題，但是產品鎳鈷錳酸鋰正極材料一次顆粒間間隙較大，穩定性還有待提高。

當前，并無有關反溶劑法制備硅酸鋰包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法公開。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種可提高鎳鈷錳酸鋰正極材料的結構穩定性的反溶劑法制備硅酸鋰包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是，一種反溶劑法制備硅酸鋰包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，包括以下步驟：

（1）將氫氧化鎳鈷錳分散于含有硅源的水溶液中，加入鋰源，攪拌，得懸濁液；

（2）向懸濁液中加入無水有機溶劑，攪拌，使硅酸鋰沉積于氫氧化鎳鈷錳表面，攪拌，蒸干，得粉末；

（3）將粉末與鋰源混合，燒結，得硅酸鋰包覆的鎳鈷錳酸鋰正極材料。

進一步，步驟（1）中，所述硅源為五硅酸鋰、硅酸四乙酯、正硅酸甲酯、多聚硅氧烷或甲基三乙氧基硅烷等中的一種或幾種；所述鋰源為氫氧化鋰、醋酸鋰或碳酸鋰中的一種或幾種。