[发明专利]一种高容量高电压锂电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂电池正极材料技术领域，尤其涉及一种高容量高电压锂电池正极材料及其制备方法。

背景技术

三元正极材料因具有能量密度高、循环性能好、安全性高被广泛应用于3C领域；同时随着人民生活水平的提高，环保意识的增强，锂电池被广泛应用于电动汽车，而电动汽车对锂电池的高循环高倍率的有更高的要求，所以提高正极材料的循环和倍率性能成为重中之重。

一方面高镍三元正极材料在充放电过程中发生混排，导致首次充放电效率不高。另一方面在充放电的过程中正极材料表面与电解液接触发生副反应，放出气体，层状结构坍塌，循环性能变差。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种高容量高电压锂电池正极材料及其制备方法，旨在解决现有高镍三元正极材料容易发生混排且正极材料循环性能和稳定性较差的技术问题。

一方面，所述高容量高电压锂电池正极材料的制备方法包括下述步骤：

S1、将锂电池正极材料的前驱体加到去离子水搅拌均匀，然后加入铝溶胶搅拌均匀，得到正极材料前驱体浆液；

S2、将所述正极材料前驱体浆液过滤、干燥，得到正极材料前驱体粉末；

S3、将所述正极材料前驱体粉末与锂盐混合、一次烧结，得到铝掺杂正极材料；

S4、将所述铝掺杂正极材料加入到去离子水中搅拌均匀，然后滴加钴盐继续搅拌，得到氢氧化钴包覆的正极材料浆液；

S5、将所述正极材料浆液过滤、洗涤、烘干得到氢氧化钴包覆的正极材料粉末；

S6、将所述正极材料粉末与锂盐混合、二次烧结，得到高容量高电压锂电池正极材料。

进一步的，步骤S1中，所述锂电池正极材料的前驱体为镍钴锰三元前驱体，加入的铝溶胶为羟基氧化铝或氧化铝的溶液，铝溶胶与镍钴锰三元前驱体的质量比为(0.001-0.05)：1。

进一步的，步骤S3中，锂盐与正极材料前驱体粉末混合的物质量比为Li/(Ni+Mn+Co)＝1.01:1.1，锂盐为氢氧化锂或者为碳酸锂。

进一步的，步骤S3得到的铝掺杂正极材料为镍钴锰三元正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2，其中0.5≤x＜1，0.3≤y。

进一步的，所述一次烧结具体过程为：在400-600℃下预烧结240-360min,然后在750-900℃的条件下烧结600-960min,自然降温后分散过筛。

进一步的，所述二次烧结具体过程为：在600-750℃下烧结600-720min，自然降温后分散过筛。

进一步的，步骤S5中，烘干过程首先旋转蒸发仪烘干30-120min,真空干燥箱烘干360-480min。

进一步的，步骤S4中，去离子水的温度30-60℃，所述铝掺杂正极材料与去离子水的质量比为0.5:2，搅拌时间为10min至30min，所滴加的钴盐为硫酸钴、醋酸钴、草酸钴、硝酸钴、氯化钴中的一种或几种，钴元素的包覆量为1000-5000ppm。

另一方面，所述高容量高电压锂电池正极材料，该正极材料由上述方法制备得到。

本发明的有益效果是：本发明方法首先将正极材料前驱体进行铝掺杂，然后进行钴包覆，通过铝掺杂可以改善混排，提高首效；通过钴包覆可以有效的减小正极材料与电解液的接触面积和副反应，提高正极材料的循环性能。本发明在水相中进行，无有机溶剂，对环境无污染。在三元材料的表面包覆了钴酸锂，提高锂电池的放电容量以及在高电压下的稳定性，制备出的正极材料具有更好的循环性能。

附图说明

图1是本发明提供的高容量高电压锂电池正极材料的制备方法的流程图；

图2是实施例一钴酸锂包覆三元正极材料前的电镜照片；

图3是实施例一钴酸锂包覆三元正极材料后的电镜照片；

图4是实施例一钴酸锂包覆三元正极材料前后在2.75V至4.3V电压下1C倍率下的放电循环曲线图；

图5是实施例一钴酸锂包覆三元正极材料前后在2.75V至4.4V电压下1C倍率下的放电循环曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的高容量高电压锂电池正极材料的制备方法包括下述步骤：

S1、将锂电池正极材料的前驱体加到去离子水搅拌均匀，然后加入铝溶胶搅拌均匀，得到正极材料前驱体浆液；