[发明专利]一种包覆超细粉体的三元正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种包覆超细粉体的三元正极材料的制备方法，包括以下步骤包括以下步骤1）超细粉体的分散：取氧化铝、氧化镁、氧化锆、二氧化钛、氟化铝超细粉体中的一种或者两种以上分散于乙醇溶液中，制得悬浊液。该方法采用工业级的超细粉体为原料，原料来源广，应用广泛，成本低，将粉体直接分散在溶剂中，加入一种高分子化合物使其形成稳定的悬浊液，将水洗后的三元正极材料倒入悬浊液中充分搅拌后过滤、干燥，再低温热处理，得到一种性能优越的超细粉体氧化物包覆三元正极材料，本发明普适性好，安全性高且包覆效果明显，包覆后的三元正极材料电化学性能改善显著。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料制造技术领域，具体涉及一种包覆超细粉体的三元正极材料的制备方法及产品。

背景技术

传统锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液和电池壳组成，而电池的核心技术主要集中在前四种核心材料的制造上，因此，正极材料的制造技术无疑是我国目前亟需解决的核心问题之一。目前市场上比较活跃的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂以及三元正极材料。前三种材料优缺点突出：钴酸锂电化学性能优越，但是其成本超高、克容量相对较低；磷酸铁锂循环性能优越、但是其克容量也较低，而且其碳含量较高导致其体积能量密度很低；锰酸锂循环性能优越、成本低，但是其克容量也很低。而三元正极材料则结合了它们的优点：钴含量低则成本低，含锰则循环稳定性好，含镍则兼顾了容量与成本。常见的三元正极材料在制备过程中往往需要进一步改性以应对其在锂离子电池中的复杂环境。最有效的改性方法是在三元正极材料的表面增加一个包覆层，以进一步提高其电化学性能。其中对于包覆物的选择还是集中在氧化铝、氧化镁、氧化锆、二氧化钛、氟化铝这几种材料之中，但是包覆的方法以及取得的包覆效果差异很大，目前采用的包覆方法机理一般是发生化学反应，先在三元正极材料包覆一层化合物，后热处理时将化合物分解成氧化物以达到包覆氧化物的目的，此类方法效率低，工艺复杂，且耗能大；也有采用直接包覆氧化物的，这类方法同样存在能耗高的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种包覆超细粉体的三元正极材料的制备方法及产品，制备工艺简单，包覆效果显著，且电化学性能提升明显。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

1）超细粉体的分散：将氧化铝、氧化镁、氧化锆、二氧化钛或氟化铝中的一种或者两种以上超细粉体分散于乙醇溶液中，制得悬浊液；

2）正极材料的水洗：将三元正极材料倒入水中，充分搅拌1~2h；

3）过滤：将步骤2）水洗过后的正极材料过滤得到正极材料浆；

4）包覆：将步骤3）所得正极材料浆取出后与步骤1)中悬浊液混合，搅拌1~5h；

5）干燥：将步骤4）获得的浆料过滤，然后放置真空干燥箱中干燥1~6h，得粉体；

6）热处理：将步骤5）所得粉体于400~700℃进行热处理，保温2~10h后自然冷却至室温，然后研磨过300目筛，得目标产物。

进一步地，所述步骤1）中采用的超细粉体粒径为10nm~100nm。

进一步地，所述步骤1）中乙醇溶液浓度为45%-60%。

进一步地，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三乙基溴化铵中的一种或两种以上。

进一步地，在100体积份乙醇中，加入的超细粉体为0.4-0.6重量份、分散剂为0.5-5重量份。

进一步地， 三元正极材料与超细粉体的质量比10： 0.4-0.6。

进一步地，所述步骤2）中，至少用10倍重量的去离子水洗涤三元正极材料。

进一步地，所述步骤3）采用布氏漏斗过滤。