[發明專利]一種包覆改性的高鎳正極材料及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 202011017484.2
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112186155A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 袁晶;曾漢民;武露露;何巍;祝媛;劉建華;劉金成
• 申請（專利權）人: 惠州億緯創能電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/46;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種包覆改性的高鎳正極材料及其制備方法和用途，所述制備方法將尿素加入鋁源溶液與高鎳前驅體分散液的混合液中，使得Al以氫氧化鋁的形式均勻沉淀附著在高鎳前驅體的表面，之后經預燒結，實現氧化鋁對高鎳前驅體的均勻包覆，后續經配鋰，燒結，得到所述包覆改性的高鎳正極材料；所述制備方法以尿素作為沉淀劑，其為沉淀反應提高了均勻的反應環境，便于生成均勻的包覆層，且在配鋰前預先對高鎳前驅體進行氧化鋁包覆，氧化鋁在燒結時能滲透到材料表層及表面深處填充材料的晶格空隙，修飾表面，使包覆更加緊密，進而增加包覆改性的高鎳正極材料的穩定性，且所得制備方法具有過程簡單、易操作、安全、成本低的特點。

技術領域

本發明屬于電池材料領域，涉及一種包覆改性的高鎳正極材料及其制備方法和用途。

背景技術

動力電池對高能量密度的要求促進了高鎳材料、富鋰錳基材料、鋰-硫電池、鋰-空氣電池等的開發，但受限于技術水平，目前應用較為廣泛的是高鎳材料，而高鎳材料往往具有循環性差、熱穩定性和安全性低等缺點，因其本身富鎳，易發生陽離子混排，材料使用過程中過渡金屬離子溶出較嚴重導致材料結構穩定性惡化并引發電池的一系列問題，如內阻增加、容量衰減過快等。

基于高鎳材料本身的這些問題，可對材料進行改性包括摻雜和包覆，摻雜可以穩定材料的結構，表面包覆可以抑制材料在充放電過程中過渡金屬元素的溶出，從而減少過渡金屬在負極的沉積還原和對負極SEI膜的破壞、減少SEI膜修復對正極活性鋰離子的消耗，改善正極材料表面特性，避免或者減少材料與電解液的直接接觸，減少電解液與正極材料的副反應發生。

常規材料合成工藝都是在高鎳材料表面通過固相法或者液相法包覆一層無機鹽、氧化物或者氟化物。

CN104638227A公開了一種鋰離子電池正極材料的改性方法，該方法是以低熔點的鋁鹽或鋯鹽為堿處理劑，將堿處理劑與高pH值的鋰離子電池正極材料混合均勻后，采用兩段燒結工藝，得到最終產品。該方法有效的降低了殘余鋰和pH值，但由于是物理混合，很難保證包覆的均勻性。CN109244407A公開了一種氧化鎂、氧化鋁共混包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，經過將氧化鎂與氧化鋁采用鎂離子溶液與鋁離子溶液共混的方式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穩定性，改善了鎳鈷錳酸鋰正極材料的性能，但其包覆過程中使用過了醇類溶劑，大規模生產中涉及到醇原料的儲存和使用，期間會存在安全隱患。

因此，開發一種具有操作簡單、安全、成本低、且所得高鎳正極材料具有長循環、高安全、高熱穩定性的高鎳正極材料的制備方法仍具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種包覆改性的高鎳正極材料及其制備方法和用途，所述制備方法將尿素加入鋁源溶液與高鎳前驅體分散液的混合液中，使得Al以氫氧化鋁的形式均勻沉淀附著在高鎳前驅體的表面，之后經預燒結，實現氧化鋁對高鎳前驅體的均勻包覆，后續經配鋰，燒結，得到所述包覆改性的高鎳正極材料；所述制備方法以尿素作為沉淀劑，其為沉淀反應提高了均勻的反應環境，便于生成均勻的包覆層，且在配鋰前預先對高鎳前驅體進行氧化鋁包覆，氧化鋁在燒結時能滲透到材料表層及表面深處填充材料的晶格空隙，修飾表面，使包覆更加緊密，，進而增加包覆改性的高鎳正極材料的穩定性，且所得制備方法具有過程簡單、易操作、安全、成本低的特點。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種包覆改性的高鎳正極材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將鋁源溶液與高鎳前驅體的分散液混合，得到混合液；

(2)在步驟(1)的混合液中加入尿素，加熱反應；

(3)將步驟(2)中的固體產物進行預燒結，配鋰、燒結，得到所述包覆改性的高鎳正極材料。