[发明专利]一种表面包覆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，本发明提供的一种表面包覆的正极材料及其制备方法，在镍钴锰酸锂正极材料外层包覆Li_bLa_mZr_nO₁₂不但提高了材料的循环性能和倍率性能，而且在水洗的过程中对正极材料进行包覆，简化了现有中高镍材料的湿法包覆流程，并运用喷雾干燥法进行干燥，提高了干燥效率，也大大降低了洗水中的离子浓度，从而降低了处理难度，运用回转窑进行包覆二烧也提高了设备产能，减少了匣钵使用量，降低了二烧能耗，同时烧结料更均匀，使得烧结后的表面均匀包覆Li_bLa_mZr_nO₁₂的镍钴锰酸锂正极材料综合性能更好。

技术领域

本发明属于锂电池正极材料技术领域，尤其涉及一种表面包覆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。但这些增加的工序带来的生产成本增加，另外未反应完全的剩下含有重金属的废水或溶剂，后续回收工作较为繁琐。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种表面包覆的正极材料及其制备方法，旨在简化现有高镍正极材料的制备工艺，利用材料表面的残碱改善材料的循环性能和倍率性能。

一方面，所述一种表面包覆的正极材料及其制备方法包括下述步骤：

步骤S1、将一定质量的醋酸锆和醋酸镧溶于去离子水中，然后按一定计量比将镍钴锰酸锂正极材料和去离子水在恒温水浴中均匀混合，得到含有醋酸锆、醋酸镧、LiOH的正极材料浆液；

步骤S2、向S1得到的正极材料浆液中缓慢加入氨水和醋酸，加入的过程中不断搅拌，调整浆液的pH直至8-10，完成后继续搅拌，搅拌过程中醋酸锆发生水解反应，得到纳米级锆和镧的氢氧化物和镍钴锰酸锂正极材料的浆状物；

步骤S3、将步骤S2得到的浆状物转移至喷雾干燥设备中进行干燥处理，得到镍钴锰酸锂正极材料与微量LiOH、氢氧化锆、氢氧化镧混合的粉状物；

步骤S4、将步骤S3得到的粉状物在回转窑中烧成，保持空气或氧气的气氛，烧成的过程中纳米级氢氧化锆和氢氧化镧与正极材料表面残留的LiOH反应生成Li_bLa_mZr_nO₁₂，得到表面均匀包覆Li_bLa_mZr_nO₁₂的正极材料。

另一方面，所述表面包覆的正极材料内层为镍钴锰酸锂正极材料Li_aNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中，0.9≤a≤1.2，x≥0.6，0＜y≤0.3，外层为Li_bLa_mZr_nO₁₂包覆层。