[发明专利]一种多元锂离子电池电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到多元锂离子电池电极材料掺杂、包覆、制备方法，尤其涉及镍钴酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴镁酸锂等多元电极材料的制备与改性方法。

背景技术

由于一次能源的不可持续性，因此随着有限的化石能源的枯竭，以及这些化石能源对环境的污染，所以寻找一种清洁的能源迫在眉睫。目前在发展的清洁能源中，有核能、太阳能、风能、潮汐能、水电站能等，虽然核能已经有少量的应用，但是仍然有一定技术障碍，一旦出现事故，危害范围极广，持续时间超长，如日本福岛核电站泄漏事件；而太阳能、风能、潮汐能、水电站等有非常大的地域和周期限制性，只能在极少的地区或限定的时间内能有效收集到相关的能源。而且即使收集起来的能源也需要存储起来，以备能源高峰时使用。锂离子电池能够解决上述问题，既可技术清洁，而且可以将能源以电的形式储存起来。

虽然目前的锂离子电池的成本仍然过高，但近年来发展迅猛，已经达到1.5-2.0元/Wh，当成本降至1元/Wh后，就会与化石能源成本相当，迎来锂电池广泛的应用市场。除了成本之外，锂离子电池还有两个重大的问题尚未完全解决，一是锂离子电池的循环寿命还不够长，二是锂离子电池的安全可靠性未完全过关。

锂离子电池的循环寿命及安全可靠性与多种因素为关，包括电极材料、电解液、隔膜、电池制造工艺与环境，而其中影响最大的是电极材料。因此，本发明针对循环性能与安全性可靠性这两个问题，提供了一种更加简单有效的电极材料制备方法。

发明内容

为了解决以上技术难题，本发明提供了一种多元锂离子电池电极材料的制备方法。

本发明解决以上技术问题的方案：

一种多元锂离子电池电极材料的制备方法，该电极材料的通式为Li_xMO_y·nAO_z，活性成份Li_xMO_y中的M为过渡金属元素，至少包含Ni、Co、Mn中的一种，0.5≤x≤1.2，2≤y≤3；AO_y是指覆盖在活性成份表面的包覆物，其中，0≤n≤0.1，1≤z≤2，包覆物的厚度为纳米级，该方法包括如下步骤：

(1)制备前驱体：将前驱体所含的金属氯化物加入纯水中(如果需要掺杂，则掺杂金属的氯化物与前驱体所含的金属氯化物共同投入其中)，搅拌使之溶解均匀，通入空气或氮气后在搅拌条件下进行加热反应；当反应物形成粘稠状态，加水洗涤后停止搅拌，再静置陈化；陈化完成后加水调节固含量，将物料在砂磨机中研磨，得到前驱体；

(2)制备包覆的前驱体(只有生产需要包覆的产品时才有此步骤)：将包覆金属的氯化物与步骤(1)所得前驱体混合，搅拌使之溶解均匀，通入空气或氮气后在搅拌条件下进行加热反应；当反应物形成粘稠状态，加水洗涤后停止搅拌，再静置陈化，陈化完成后加水调节固含量，得到包覆的前驱体；

(3)制粒：向步骤(1)所得前驱体或步骤(2)所得包覆的前驱体中加入粉碎后的锂源，搅拌形成均一稳定的悬液后，通过喷雾干燥器干燥得到金属氢氧化物前驱体与锂源的均匀混合粉体；

(4)制备成品：将混合粉体装在陶瓷匣钵中送入窑炉进行烧结，烧结后通过粉碎分级、筛分、混批、除磁等工序得到可掺杂可包覆的多元锂离子电池电极材料。

进一步地，所述的前驱体所含的金属氯化物为一种或两种以上的过渡金属的氯化物，优选氯化镍、氯化钴、氯化锰中的一种或两种以上。

进一步地，所述的锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、氧化锂、氯化锂或含锂的有机化合物中的一种或两种以上，锂与前驱体金属的物质的量之比(摩尔比)为1-1.15。

进一步地，所述的包覆金属的氯化物包含氯化铝、氯化镁、氯化锌、氯化锆、氯化镉、氯化铬中的一种或两种以上；包覆金属与前驱体金属的物质的量之比(摩尔比)为0-0.02。

进一步地，掺杂金属的氯化物包括氯化铝、氯化镁、氯化锌、氯化锆、氯化镓、氯化锂中的一种或两种以上；掺杂金属与前驱体金属的物质的量之比为0.01-0.04；掺杂金属实质为添加剂，在本发明中，掺杂物可以没有，可以是一种，也可以是多种。

进一步地，步骤(1)、步骤(2)的加热温度为100～300℃，优选160～260℃。