[发明专利]一种镍铝锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉一种镍铝锂正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色二次电池，具有重量轻、体积小、放电平台高、容量大、循环寿命长、无记忆效应等优点，已广泛应用于手机、相机、笔记本电脑等移动式电子电器，同时也正越来越多地用于人造卫星、航空航天、电动汽车等领域。

目前得到广泛应用的锂离子电池，其正极材料正经历着不断的更新与改良中。锂离子电池正极材料有很多体系，目前用于实际应用的主要有层状的锂钴氧化物系列(LiCoO₂)、层状的锂镍氧化物系列(LiNiO₂)及尖晶石状的锂锰氧化物系列(LiMn₂O₄)。但是，上述体系都存在着显着的不足，影响了它们的实际应用。镍铝锂多元电极材料是近年来发展起来的新型锂离子电池用正极材料，它集中了LiAlO₂和LiNiO₂材料的优点。因以相对廉价的镍和锰取代了钴酸锂中三分之二(或更多)的钴，因此其成本方面具有明显优势。但是目前纯锰钴锂材料的高温环境循环稳定性能不是很好。

发明内容

本发明提供一种镍铝锂正极材料的制备方法，使用该方法制备的正极材料，具有较高的比容量和高温循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供的一种镍铝锂正极材料的制备方法，该正极材料的活性物质的化学式为Li_1.02Ni_1-x-yAl_xZr_yO₂，其中： x=0.22-0.3，y=0.12-0.16，该方法包括如下步骤：

（1）湿法制备活性物质前驱体

将镍、铝的可溶性盐按摩尔比Ni²⁺∶Al³⁺＝1-x-y∶x混合配制成1.5-2mol/L水溶液一；将双氧水配制成3-4mol/L水溶液二，将氢氧化钠配制成4-5mol/L水溶液并加入1-2mol/L的氨水，二者的体积比为(4-8)∶1，得水溶液三，将配制好的三种水溶液加入带有搅拌装置的反应釜中，溶液一和二的进料速度均为15-20ml/min，调节溶液三的进料速度以控制反应体系的pH值在12-14之间，以500-600rpm的速度搅拌，加热至60-75℃，反应10-15h后结束，然后过滤出镍铝氢氧化物，镍铝氢氧化物用去离子水洗涤过滤3-5遍后，于120-130℃真空干燥箱中烘干得到镍铝氢氧化物前驱体；

（2）固相烧结法制备活性物质Li_1.02Ni_1-x-yAl_xZr_yO₂

将上述镍铝氢氧化物前驱体、氢氧化锂、氢氧化锆按照摩尔比1.02:1-y：y球磨混合充分，在空气气氛中，在950-1000℃下保温10-15h，自然降温至室温，粉碎分级，制得活性物质Li_1.02Ni_1-x-yAl_xZr_yO₂；

（3）表面铬改性

配制浓度为0.1-0.2mol/L的硝酸铬溶液，将上述活性物质Li_1.02Ni_1-x-yAl_xZr_yO₂处理成粒径为10-15μm的颗粒后加入该硝酸铬溶液中，形成混合物，磷酸溶液加入该混合物进行反应，使该正极活性物质颗粒表面形成磷酸铬层，其中该磷酸铬包覆层在该正极复合材料颗粒中的质量百分比为0.5-1%，在400-550℃下热处理该表面具有磷酸铝层的活性物质颗粒6-10h，得到正极材料。

本发明制备的正极材料，采用湿法制备和固相烧结法结合以获取较高的能量密度的活性物质，并使用Zr掺杂以及Cr表面改性处理提高材料的高温循环稳定性，使得该材料具备较高的比容量和高温电化学稳定性。因此该复合材料在用于锂离子电池时，尤其是在高温应用场合时，具有较高容量和较长使用寿命。

具体实施方式

实施例一

本实施例的正极材料的活性物质的化学式为Li_1.02Ni_0.66Al_0.22Zr_0.12O₂。