[发明专利]一种在高镍三元材料上包覆氧化铝和氧化硼的方法

说明书

本发明公开了一种在高镍三元材料上包覆氧化铝和氧化硼的方法。这种方法包括以下步骤：1)将氧化铝前体和水混合配成氧化铝包覆液；2)将高镍三元材料和氧化铝包覆液混合，得到包覆氧化铝的悬浊液；3)将包覆氧化铝的悬浊液固液分离，所得的固体料进行干燥，得到干料；4)将干料与含硼化合物混合，然后烧结，得到包覆氧化铝和氧化硼的高镍三元材料成品。本发明的处理方法是将水洗和包覆结合起来，不仅能更有效的去除高镍三元材料表面杂质，同时在水相中进行包覆，包覆物可以更加均匀的覆盖在材料表面，进而得到电性能良好的正极材料。本发明的包覆方法可以精简工艺步骤，降低回火温度，减少回火时间，从而能够缩短生产周期，节约生产成本。

技术领域

本发明涉及一种在高镍三元材料上包覆氧化铝和氧化硼的方法。

背景技术

三元材料由于其较高的充放电容量，成为了行业内的研究热点。高镍材料因其更高的比容量得到更多的关注，合成，烧结，掺杂和包覆等加工工艺是控制其性能的关键步骤。其中，包覆对于正极材料一般是最后加工工序，而且很少的包覆材料就能在很大程度上提高正极材料的性能，因此包覆是一道比较重要的加工工序。

三元正极材料单独使用时，其循环性能一般都比较差，主要原因是其与电解液接触发生不可逆反应从而造成容量衰减过快。为了减缓容量衰减，提高电池寿命和电池使用的安全性，研究人员将氧化物，氟化物或其他包覆物采用干法或湿法等方法包覆在正极材料颗粒表面减少其与电解液的直接接触。氧化铝是最常用也是效果比较明显的一种包覆物，氧化铝包覆的正极材料的循环性能比未包覆材料提升很多，这在很多篇论文和专利中得到了反复的验证。现在大多数的包覆方法都是采用的有机液相包覆，这种包覆方法是使用液相作为媒介，将固体分散在液相中使基材与包覆物充分接触，使包覆物能均匀的分散在基材表面。同时，大部分材料都只使用一种包覆物来进行包覆，如氧化铝。水洗也是一道比较重要的工序，经过水洗的材料电性能一般都会有比较大的提升，因为材料表面的杂质很多都会被冲走，这样可以使材料更好的充放电。

氧化铝包覆已经被广泛使用，其对正极材料颗粒的循环性能提升也被广泛承认。实验发现硼元素的加入可以提高电池的放电容量和首次效率，因此可以将这两种包覆物同时作用于正极材料上。用干法包覆分两次包覆这两种材料已经可以实现，但是由于所采用的工艺比较繁琐，需要反复的进料出料并且需要占用烧结设备的时间过长，因此这种工艺的成本较高并且周期较长，与工业量产降低成本的要求不符合。

高镍三元材料，譬如NCM811等，其材料表面的LiOH和Li2CO3杂质含量较高，严重影响电池的安全性能与循环性能，如何在包覆的同时减少表面含Li杂质对材料电性能的影响，也成为本行业亟需解决的一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在高镍三元材料上包覆氧化铝和氧化硼的方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种在高镍三元材料上包覆氧化铝和氧化硼的方法，包括以下步骤：

1)氧化铝包覆液的配制：将氧化铝前体和水混合配成氧化铝包覆液；

2)氧化铝的包覆：将高镍三元材料和氧化铝包覆液混合，得到包覆氧化铝的悬浊液；

3)干料的制备：将包覆氧化铝的悬浊液固液分离，所得的固体料进行干燥，得到干料；

4)氧化硼的包覆：将干料与含硼化合物混合，然后烧结，得到包覆氧化铝和氧化硼的高镍三元材料成品；

所述高镍三元材料的组成为LiNi0.8CoxMnyO2，其中0<x<0.2，0<y<0.2，且x+y＝0.2。