[發明專利]一種高鎳三元正極材料Al2

有效

• 申請號: 202010015406.2
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111172510B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 陸瀟曉;王寅峰;劉蓉;裘潔瓊;席俊華;郭家瑞;桂培培;金浙廣;胡暢
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學;浙江酷銳特表面技術有限公司
• 主分類號: C23C16/06
• 分類號: C23C16/06;C23C16/40;C23C16/448;C23C16/455;C23C16/52;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

1.一種高鎳三元正極材料Al₂O₃/Al復合改性層的化學氣相沉積制備方法，基于以下封閉式化學氣相沉積裝置,包括管狀反應容器、第一加熱區域、第二加熱區域、可開合法蘭堵頭、氧化鋁坩堝和電機；管狀反應容器的一端設有可開合法蘭堵頭，另一端封閉；管狀反應容器內設有可設置不同升溫速率、目標反應溫度、保溫時間的第一加熱區域、第二加熱區域；第一加熱區域設有用于放置樣品的氧化鋁坩堝；管狀反應容器通過電機驅動旋轉；氧化鋁坩堝保持不動，不隨管狀反應容器的旋轉而旋轉；其特征在于利用AlCl₃和Al粉作為反應原料，基于反應原理，通過調控區間的溫度差，定向將反應原料中的Al以氣相形式運輸至高鎳三元正極材料表面，與材料表面的殘余堿性成分發生反應，生成一層均勻地、具有保護作用、提高材料電導率的Al₂O₃/Al復合改性層；包括以下步驟：

步驟(1)、將粉末狀的高鎳三元正極材料置于管狀反應容器的第二加熱區域；

步驟(1)中所述的高鎳三元正極材料的化學通式為LiNi_(1-x-y)Co_xM_yO₂，其中x+y≤0.5,M為Mn、Al、Zr、Fe中的一種或幾種金屬元素；

步驟(2)、稱取一定的量的CVD反應原料，并將其裝入氧化鋁坩堝中，置于管狀反應容器的第一加熱區域；

所述的CVD反應原料為AlCl₃、金屬Al粉和Al₂O₃粉的混合物；

步驟(3)、封閉反應器并啟動電機，轉動管狀反應器，調節電機轉動速度使氧化鋁坩堝始終處于平置的狀態；

步驟(4)、分別設定第一加熱區域和第二加熱區域的升溫速率及目標反應溫度，使CVD反應原料區域與高鎳三元正極材料區域形成一定的溫度差；在加熱至目標反應溫度后保溫2～4小時并自然冷卻到室溫后，即可獲得具有Al₂O₃/Al復合改性層的高鎳三元正極材料；

第一加熱區域的目標反應溫度定為400～800℃，第二加熱區域的目標反應溫度設定為200～400℃。

2.如權利要求1所述的一種高鎳三元正極材料Al₂O₃/Al復合改性層的化學氣相沉積制備方法，其特征在于步驟(1)中所選用的高鎳三元正極材料粉末為類球形粉末，其平均粒徑范圍在5-20μm之間。

3.如權利要求1所述的一種高鎳三元正極材料Al₂O₃/Al復合改性層的化學氣相沉積制備方法，其特征在于步驟(1)中高鎳三元正極材料的平鋪厚度為0.8～2mm。

4.如權利要求1所述的一種高鎳三元正極材料Al₂O₃/Al復合改性層的化學氣相沉積制備方法，其特征在于步驟(2)中AlCl₃、金屬Al粉和Al₂O₃粉質量比為(1:1:1)～(1:1:3)。

5.如權利要求1所述的一種高鎳三元正極材料Al₂O₃/Al復合改性層的化學氣相沉積制備方法，其特征在于步驟(2)中所稱取的CVD反應原料與步驟1中所述的高鎳三元正極材料的質量比為(1:10)～(1:20)。

6.如權利要求1所述的一種高鎳三元正極材料Al₂O₃/Al復合改性層的化學氣相沉積制備方法，其特征在于步驟(3)中管狀反應器的轉動速度為20～100rpm。

7.如權利要求1所述的一種高鎳三元正極材料Al₂O₃/Al復合改性層的化學氣相沉積制備方法，其特征在于步驟(4)中第一加熱區域的升溫速率設定為4～10℃/min。