[發明專利]摻雜包覆方法、采用該方法對三元正極材料改性的方法和應用

有效

• 申請號: 202110872905.8
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113603155B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 萬江濤;張寧;張勇杰;劉滿庫;劉海松;江衛軍
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明公開了一種摻雜包覆方法、采用該方法對三元正極材料改性的方法和應用，所述摻雜包覆方法包括以下步驟：1)將摻雜包覆添加劑與助溶劑混合，預燒后進行洗滌，干燥后得到低熔點添加劑；2)采用所述的低熔點添加劑，利用燒結的方法，對待改性材料進行摻雜處理和/或包覆處理。本發明的方法可以適當降低摻雜和包覆的燒結溫度和時間，可以適當提高摻雜的均一度和包覆結合牢固程度，還可以降低工藝要求，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及材料制備和改性技術領域，涉及一種摻雜包覆方法、采用該方法對三元正極材料改性的方法和應用。

背景技術

鎳鈷錳三元正極材料在新能源鋰電材料中一直占有重要的地位，隨著人們對此類材料的不斷研發發現，通過適當的摻雜和包覆能對材料的安全、循環、倍率等性能進行一定的改善，從而使材料的整體電化學性能得到更充分地發揮，現而今，摻雜和包覆已經成為三元正極材料特別是高鎳體系高品質三元材料制備必不可少的步驟。

現有摻雜和包覆報道的方法不少，也起到了較好的改性作用，然而也存在一定的不足，如何通過簡單易行的方法進行摻雜和包覆，同時使摻雜包覆效果盡量更好是需要更深入進行研發優化的。

關于摻雜包覆現有的工藝大多采用氫氧化物前驅體物理混合的方式加入Li 源和摻雜添加劑進行燒結從而達到摻雜的效果，然后進行二燒混料加入納米級的包覆氧化物混料燒結；也有采用前驅體階段直接進行共沉淀摻雜然后混入納米級包覆氧化物；還有采用濕法共沉淀外包覆、溶膠凝膠法包覆、原子包覆等進行摻雜包覆的；還有采用噴霧法一次性進行摻雜和包覆操作的工藝等。

例如，CN111682198A公開了一種分步梯次摻雜三元正極材料及其制備方法，包括以下步驟：將三元材料前軀體、第一鋰源和摻雜劑a充分混合，在750℃～950℃燒結2h～8h，得到鋰化產物；將鋰化產物、第二鋰源和摻雜劑b充分混合，在750℃～950℃燒結2h～8h，得到分步梯次摻雜三元正極材料，其中，摻雜劑a 為Rh₂O₃、MoO₃或PdO中的一種或多種，摻雜劑b為SrO、La₂O₃、Mg或SrO₂中的一種或多種。又如，CN104916837A公開了一種鋁元素摻雜三元正極材料的制備方法，通過采 用共沉淀法制備鋁摻雜三元正極材料前驅體，改善了三元正極材料前驅體的物化性能，以提高鎳鈷錳三元正極材料的堆積密度和循環性能，并采 用表面包覆對鋁摻雜三元正極材料進行改性，提高鋁摻雜三元正極材料的性能。

采用上述工藝進行摻雜和包覆的共性是都采用金屬或非金屬的氧化物、氫氧化物等原料進行，而其中摻雜包覆金屬元素的此類化合物多數熔點較高，從而使摻雜和包覆的溫度較高，摻雜的均一度和包覆的附著牢固程度會有一定的缺陷，使最終的摻雜包覆效果減弱。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種摻雜包覆方法、采用該方法對三元正極材料改性的方法和應用。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種摻雜包覆方法，所述摻雜包覆方法包括以下步驟：

(1)將摻雜包覆添加劑與助溶劑混合，預燒后進行洗滌，干燥后得到低熔點添加劑；

(2)采用所述的低熔點添加劑，利用燒結的方法，對待改性材料進行摻雜處理和/或包覆處理。

本發明中所述“摻雜包覆方法”不局限于對材料既進行摻雜又進行包覆，還可以是單獨的摻雜，或者是單獨的包覆。具體的以步驟(2)中進行的實際處理工藝為準。

本發明中所述“摻雜包覆添加劑”可以是摻雜用添加劑，也可以是包覆用添加劑。種類不作具體限定，本領域技術人員可以根據需要從現有技術常用的摻雜劑和包覆劑中選擇。