[发明专利]一种表面改性的正极材料及其制备方法

说明书

本发明适用于锂电池正极材料技术领域，提供一种表面改性的正极材料及其制备方法，本发明简化了高镍材料的制备工艺，免去水洗和过滤过程即可达到均匀包覆的作用，加入异丙醇铝Al[OCH(CH₃)₂]₃在搅拌过程中发生水解反应，析出微量的Al₂O₃，Al₂O₃能够吸收材料表面残锂，即降低了材料表面的残碱，提高了材料的后续制作电池时的加工性能，同时在空气或氧气的气氛下进一步与LiOH、Li₂CO₃反应生成LiAlO₂，包覆在材料表面，减弱了电解液对材料的腐蚀，提高了材料结构稳定性，从而提高了材料的循环性能，正极材料被均匀包覆LiAlO₂后与纳米级马来酸酐混合，马来酸酐可以减弱成品电池的胀气效应，从而提高锂电池的安全性。

技术领域

本发明属于锂电池正极材料技术领域，尤其涉及一种表面改性的正极材料及其制备方法。

背景技术

为了缓解日益严重的能源危机及环境污染，世界各国均出台了一系列政策来促进燃油车向电动汽车的升级换代。电动汽车对电池高能量密度的要求促进了高镍三元材料的快速发展。

三元材料随着镍含量的提高，整体能量密度得到提高，但是由于钴、锰/铝等含量降低，导致材料的结构稳定性下降。同时，高镍材料表面高残碱(LiOH、Li₂CO₃)的特性也导致正极材料在制备锂离子电池的过程中合浆时出现凝胶，从而导致极片制备困难的问题；而且残留碱会在电池使用过程中与电解液反应，产生气体导致电池故障，严重影响电池的安全性能。

针对目前高镍材料结构稳定差、高残碱的缺点，目前常见的解决方式是对高镍材料生产工序增加水洗、过滤、包覆、二烧等过程，来加强和改善高镍的循环性能、倍率性能、安全性能等。但这些增加的工序即增加了生产成本，又产生了含有重金属的废水或溶剂，污染了环境。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种提供一种表面改性的正极材料及其制备方法，旨在简化现有制备流程，不经过水洗、过滤过程即可达到包覆和降残碱的目的，从而提高材料的循环性能和安全性能。

一方面，所述一种表面改性的正极材料及其制备方法包括下述步骤：

步骤S1、称取一定量镍钴锰酸锂正极材料与异丙醇铝Al[OCH(CH₃)₂]₃在高混机中均匀混合，得到正极材料混合物；

步骤S2、用雾化器向步骤S1得到的正极材料混合物中喷入去离子水，喷水的过程中不断搅拌，搅拌过程中异丙醇铝发生水解反应，得到正极材料与微量从晶界析出到晶体表面的LiOH、Li₂CO₃及Al₂O₃、(CH₃)₂CHOH的混合浆状物；

步骤S3、将步骤S2得到的混合浆状物转移至旋转蒸发仪中进行旋转蒸发干燥处理，得到正极材料与微量LiOH、Li₂CO₃、Al₂O₃混合的粉状物；

步骤S4、在空气或氧气的气氛下，将步骤S3得到的粉状物进行烧结，得到LiAlO₂均匀包覆的正极材料；

步骤S5、将步骤S4得到的LiAlO₂包覆的正极材料与纳米级马来酸酐混合，得到马来酸酐/LiAlO₂包覆的正极材料。