[发明专利]一种铝、铒包覆高镍锂离子正极材料及其制备方法

说明书

本发明适用于锂电池技术领域，提供一种铝、铒包覆高镍锂离子正极材料及其制备方法，其中所述方法包括：制备铝、铒包覆液；将锂离子正极材料分散在水中，调整pH为碱性，在搅拌的状态下先加入铒包覆液再加入铝包覆液，继续搅拌，得到悬浮液；将所述悬浮液过滤，将沉淀物烘干、焙烧、过筛，得到铝、铒包覆的锂离子正极材料。本发明方法可使金属铝、铒离子很好的溶解在溶液中并且均匀的包覆在正极材料表面，实现了水洗、包覆二合一的目标。在物化性能上有效的降低了高镍锂离子正极材料的残碱，抑制了正极材料与电解液的反应，提高了高镍正极材料的常温和高温循环性能，减少了胀气。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种铝、铒包覆高镍锂离子正极材料及其制备方法。

背景技术

由于国内新能源汽车补贴政策与能量密度挂钩，而且目前主流电池正极材料是三元材料，高镍型的锂离子正极材料备受青睐。NCA制成的18650电池成功在特斯拉车上的应用，加速了中国高镍正极材料的研发工作。但由于Ni升高的带来的材料不稳定性又增加了新的挑战，为了解决这一问题，必须对高镍锂离子正极材料进行表面改性。

常规的Al₂O₃，AlF₃，Li₂MnO₃，Li₂ZrO₃等包覆虽然能取得一定成效，但是化学稳定性和电化学稳定性还是有一定欠缺，并且均匀性也是个问题。要想达到均匀的包覆，需要利用溶液进行湿法包覆，但是一些金属元素想找到可溶性盐非常的困难，例如铈，铒等。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种铝、铒包覆高镍锂离子正极材料及其制备方法，旨在解决现有方法无法实现部分金属离子均匀包覆在正极材料表面的技术问题。

本发明采用如下技术方案：

一方面，所述铝、铒包覆高镍锂离子正极材料的制备方法，包括下述步骤：

S1、制备铝、铒包覆液；

S2、将锂离子正极材料分散在水中，调整pH为碱性，在搅拌的状态下先加入铒包覆液再加入铝包覆液，继续搅拌，得到悬浮液；

S3、将所述悬浮液过滤，将沉淀物烘干、焙烧、过筛，得到铝、铒包覆的锂离子正极材料。

进一步的，所述制备铝、铒包覆液步骤，具体包括：

制备铝包覆液，将铝化合物溶于超纯水中，加热至45～80℃，搅拌至其完全溶解；制备铒包覆液，将铒氧化物溶于有机酸中，加热至80～100℃，搅拌至其完全溶解，时间为5～12h。

进一步的，步骤S2中，将锂离子正极材料分散在水中，调整pH至9.5～12.5之间；在搅拌的状态下先加入铒包覆液，当pH降至8～11时加入铝包覆液，继续搅拌得到悬浮液。

进一步的，步骤S3中，将所述悬浮液抽滤，将沉淀物即滤饼在真空干燥箱里烘干，烘干后的物料在空气或氧气中继续焙烧，最后过筛，得到铝、铒包覆的锂离子正极材料。

进一步的，真空干燥箱的烘干温度是80～120℃，烘干时间为10h，烘干后的物料在200～400℃在空气或氧气中继续烧4～6h。

进一步的，步骤S2中加入的铒包覆液和铝包覆液，铒和铝的包覆总量为0.1％～1.0％。

进一步的，所述铝化合物为乳酸铝，其中铝的添加量为锂离子正极材料的0.1～0.5％。

进一步的，所述铒氧化物为Er₂O₃，有机酸为乙酸，Er：有机酸的摩尔比＝1:3～1:10，最后得到的铝、铒包覆的锂离子正极材料中残碱摩尔百分含量为0.5～5％。