[发明专利]一种锂离子电池正极材料包覆改性的方法

说明书

本发明公开一种锂离子电池正极材料包覆改性的方法，属于新能源锂电池正极材料技术领域。本发明所述方法为：将氢氧化物前驱体溶解蒸馏水中形成悬浊液，通过蠕动泵将硫酸钴、硫酸锰、硫酸镍混合的盐溶液和氢氧化钠溶液同时滴加进悬浊液中，在前驱体颗粒的表面进行共沉淀反应，生成具有均匀的前驱体包覆层的前驱体，再把所得到的产物放进高压反应釜中加热后自然冷却，将得到的产物抽滤、干燥、掺锂后烧结后即得到了表面有包覆层的正极材料。本发明所述方法制备得到的锂离子电池正极材料的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及是一种利用共沉淀法和溶剂热法对锂离子电池正极材料包覆改性的方法，属于新能源锂电池正极材料技术领域。

背景技术

由于电极反应发生在电极/电解质界面，所以改变正极材料性能的一个有效方法就是对材料的表面进行包覆。包覆可以改善材料的可逆比容量，循环性能和倍率性能，以及热性能。常用的包覆物包括一些金属的氧化物、氟化物和磷酸盐等，这些包覆物存在和Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂结构不匹配的问题，而且也不具有电化学活性，会降低材料的比容量。

对材料进行表面包覆可以提高材料的循环性能，但是材料的粒径和形貌同样影响电池的电化学性能。微米甚至纳米级颗粒可以缩短锂离子和电子的扩散距离，从而提高电池的倍率性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极材料溶剂热包覆改性的方法，利用本身就是正极材料的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂对LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂进行包覆，并采用溶剂热法来细化颗粒，改善颗粒形貌，具体包括以下步骤：

（1）在室温下，将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰溶于水中配制成溶液A，在溶液A中硫酸镍的浓度为0.33~0.80mol/L，硫酸钴的浓度为0.10~0.33mol/L，硫酸锰的浓度为0.10~0.33mol/L；将氢氧化钠溶于水中配成溶液，再倒入浓氨水配成混合溶液B，在熔B中，氢氧化钠的浓度为1.9~2.1mol/L，氨水的浓度为1.9~2.1mol/L。

（2）按溶液A和混合溶液B的体积比为1：1的比例将溶液A和混合溶液B同时滴加到盛有Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂悬浊液的50℃恒温水浴反应釜中，在Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂表面进行共沉淀反应，控制体系ph值在10.5~11.5之间，整个滴加过程中通入保护气体，滴加完成后继续通入保护气体10~16h；其中LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂和硫酸镍的摩尔比为7:3~9:1。

（3）将步骤（2）得到的包覆产物加入到盛有乙二醇高压磁力搅拌反应釜中，在160~200℃的温度下反应12～36 h。

（4）将步骤（3）中反应完成后的浊液进行抽滤，滤饼真空干燥、研磨后过300目筛，研磨后的粉体烧结后得到最终的正极材料，即包覆有LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3(OH)₂ 的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂材料。

本发明步骤（2）中恒温水浴反应釜的温度为45~55℃。

本发明步骤（4）中烧结条件为： 550~600℃下保温5~8h再升温至800~850℃保温10~12h。