[發明專利]一種包覆LiFePO4

在審

• 申請號: 201910901723.1
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN112542576A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 許開華;蔣振康;張坤;李聰;孫海波;陳康;黎俊;范亮姣;薛曉斐
• 申請（專利權）人: 荊門市格林美新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;C01B25/26;C01B25/37;C01B25/45
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果

本發明公開了一種包覆LiFePO₄涂層的Al摻雜鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，該方法包括以下步驟：首先，以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽及偏鋁酸鈉為原料，制備摻Al三元前驅體；其次，在摻Al三元前驅體上包覆磷酸鐵，獲得包覆磷酸鐵的摻Al三元前驅體；最后，包覆磷酸鐵的摻Al三元前驅體與鋰源混合燒結，獲得包覆LiFePO₄涂層的Al摻雜型NCM三元正極材料。本發明方法無需進行水洗、包覆及二次燒結，有效的簡化了制備工藝、提高了制備效率、降低了生產成本，同時在容量降低不多的情況下，也大大提高了循環性能。

技術領域

本發明屬于鎳鈷錳三元正極材料的技術領域，具體涉及一種包覆LiFePO₄涂層的Al摻雜鎳鈷錳三元正極材料的制備方法。

背景技術

隨著國家補貼政策與能量密度直接掛鉤，NCM三元材料特別是高能量密度的高鎳三元材料成為國內許多電池企業的必然的選擇；同時，伴隨著鈷價格的高漲，高鎳三元材料成為動力電池的發展趨勢。然而，高鎳材料確在安全性與熱穩定性方面有著很大的缺陷，因此高鎳正極材料不僅在一燒過程中需進行摻雜，還要進行水洗、包覆、等改性，并且這些改性還需進行二次燒結，比普通三元材料增加多道工序；高鎳三元材料安全性與熱穩定性差的很大一部分原因是因為表面殘鋰的存在，如果能在前驅體制備過程中就可以包覆一種材料，在后期正極材料燒結時包覆材料與殘鋰反應生成包覆膜，就可以免去水洗、包覆、二燒等工序，將會大大降低材料的生產成本。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種包覆LiFePO₄涂層的Al摻雜鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，解決了現有技術中在制備高鎳正極材料時制備工藝復雜、制備效率低以及成本高的問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種包覆LiFePO₄涂層的Al摻雜鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，向含有底液的第一反應裝置中通入保護氣體，且將攪拌速度控制在100-500r/min；其中，所述底液的pH值為10～12、溫度為40～80℃；所述底液中氨的含量為5～20g/L；

步驟2，將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的混合溶液A、偏鋁酸鈉溶液B、沉淀劑C以及氨水絡合劑D同時加入所述含有底液的第一反應裝置中，并保持反應體系的pH值、上清液氨濃度、反應溫度以及攪拌速度與所述步驟1中底液的pH值、底液中氨濃度含量、底液溫度以及攪拌速度的參數一致，進行反應；

步驟3，當D50達到目標粒徑后停止進料，再進行離心洗滌、分離產物，獲得Al摻雜鎳鈷錳前軀體；

步驟4，將所述步驟3中獲得的Al摻雜鎳鈷錳前軀體分散于水中，并將含有所述Al摻雜鎳鈷錳前軀體的分散液加入至第二反應裝置中，開啟攪拌，再將聚合硫酸鐵溶液E、磷酸水溶液F、氫氧化鈉溶液G加入第二反應裝置中進行反應，反應完成后，依次經過離心洗滌、烘干、篩分、除鐵、得到前驅體；

步驟5，將所述步驟4中獲得的前驅體與鋰源混合，燒結、粉碎、篩分、除鐵、包裝，獲得包覆LiFePO₄涂層的Al摻雜鎳鈷錳三元正極材料。

優選地，所述步驟2中，所述鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的混合溶液A中金屬離子的濃度為1～3mol/L，所述金屬離子中鎳、鈷、錳的摩爾比為8：1：1、84：8：8或90：5：5。

優選地，所述鎳鹽、鈷鹽、錳鹽分別為硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽中的至少一種。

優選地，所述步驟2中，所述偏鋁酸鈉溶液B中鋁的濃度為0.05～0.5g/L。

優選地，所述步驟2中，所述混合溶液A、偏鋁酸鈉溶液B、沉淀劑C以及絡合劑D加入至第一反應裝置中的進料速度為10～2000L/h。

優選地，所述步驟2中，所述沉淀劑為所述沉淀劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的至少一種。