[發明專利]鋰電池層狀正極材料包覆的方法及碳摻鈣包覆層狀正極材料

有效

• 申請號: 202111017401.4
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113735195B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 白艷;張樹濤;李子郯;王壯;王亞州;馬加力;潘海龍
• 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;C01F11/04;C01B32/05;H01M4/04;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 路秀麗

本發明提供了一種鋰電池層狀正極材料包覆的方法及碳摻鈣包覆層狀正極材料。該方法包括：將一燒層狀正極材料與有機碳源和鈣摻雜劑于去離子水中混合，得到懸濁液；對懸濁液干燥后進行煅燒，得到碳摻鈣包覆層狀正極材料；其中，一燒層狀正極材料粉末與有機碳源和鈣摻雜劑混合的質量比為1：2～4：2～4。通過在層狀正極材料一燒結束后，與有機碳源和鈣摻雜劑混合均勻，經干燥和煅燒熱處理得到摻金屬的碳包覆正極材料，在提高包覆均勻性的同時，降低正極材料的殘堿，進而提高了電極材料的循環穩定性。

技術領域

本發明涉及鋰電池材料領域，具體而言，涉及一種鋰電池層狀正極材料包覆的方法及碳摻鈣包覆層狀正極材料。

背景技術

鋰離子電池因具有高容量和高能量密度被廣泛應用于電動汽車、混合動力汽車和儲能系統，正極材料作為鋰離子電池的核心組成部分之一，對鋰離子電池的性能有重大影響。

層狀正極材料具有高容量、價格低廉的優點，正在被應用于電動汽車中，但鋰離子電池正極材料存在殘堿高、循環穩定性較差的問題，原因是正極材料在合成過程與空氣中的水和二氧化碳反應生成碳酸鋰和氫氧化鋰導致殘堿高，此外，正極材料與電解液直接接觸，使得正極材料中過渡金屬離子溶出導致正極材料循環穩定性較差。目前多采用水洗降殘堿但存在水污染以及鋰損失的問題。此外，目前也有通過金屬氧化物包覆正極材料的，但容易出現包覆不均勻的現象。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種鋰電池層狀正極材料包覆的方法及碳摻鈣包覆層狀正極材料，以解決現有技術中包覆不均勻的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種鋰離子電池層狀正極材料包覆的方法，該方法包括：將一燒層狀正極材料與有機碳源和鈣摻雜劑于去離子水中混合，得到懸濁液；對懸濁液干燥后進行煅燒，得到碳摻鈣包覆層狀正極材料；其中，一燒層狀正極材料粉末與有機碳源和鈣摻雜劑混合的質量比為1：2～4：2～4。

進一步地，有機碳源選自如下任意一種或多種：果糖、葡萄糖、蔗糖及麥芽糖。

進一步地，鈣摻雜劑選自如下任意一種或多種：木質素磺酸鈣、醋酸鈣、草酸鈣、蘇糖酸鈣、葡萄酸鈣、枸櫞酸鈣及乳酸鈣。

進一步地，在去離子水中混合時，去離子水按照固含量為35～45％的比例添加。

進一步地，對懸濁液進行真空干燥后進行煅燒；優選地，對懸濁液干燥后，置于氮氣氣氛中，500～850℃煅燒5～8h，降溫后得到碳摻鈣包覆層狀正極材料；優選地，降溫為自然降溫。

進一步地，一燒層狀正極材的料化學式為：Li_x(Ni_aCo_bMn_c)O₂，其中，1.00≤x≤1.09，0.4≤a≤0.90，0.04≤b≤0.15，0.01≤c≤0.050，a+b+c＝1。

進一步地，一燒層狀正極材料按如下工藝合成：將層狀正極材料前驅體與氫氧化鋰按照摩爾比1.02～1.06:1干法混合均勻后，于750～980℃條件下，煅燒8～16h，冷卻至室溫后研磨過篩得到一燒層狀正極材料；其中，層狀正極材料前驅體為鎳鈷錳氫氧化物；優選地，在高純氧氣氣氛中進行煅燒；優選地，高純氧氣的通氣量為5L/min～20L/min；優選地，煅燒之后，以及得到一燒層狀正極材料之前，合成工藝還包括將煅燒的產物依次進行冷卻、研磨及過篩。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了上述任一種方法制備得到的碳摻鈣包覆層狀正極材料。