[发明专利]一种磷酸锰锂包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法

说明书

本发明涉及锂电池正极材料技术领域，尤其是一种磷酸锰锂包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，经过将磷酸与尿素按照一定量的配比进行混合、升温反应，不仅使得需要加入的磷源有保障，而且还能够使得形成具有一定络合功能的磷酸脲结构，使得在将锂源、锰源加入过程中，无需加入其它络合剂，实现锂源、锰源加入后，经过磷酸脲络合沉淀，形成磷酸锰锂成分，并结合镍钴锰酸锂成分的加入，使得镍钴锰酸锂被包覆，不仅改善了镍钴锰酸锂正极材料的电化学性能，而且降低了原料成本，缩短了工艺流程。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料技术领域，尤其是一种磷酸锰锂包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法。

背景技术

随着能源和环境问题的日益突出，锂离子电池作为清洁高效的能源储存与转换媒介之一，其得到了众多消费者的青睐。锂离子电池广泛应用于手机、笔记本电脑、照相机等便携式移动设备。

当前，商品化的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及镍钴锰酸锂等，其中钴酸锂成本较高，过充电时，存在安全隐患；层状锰酸锂结构稳定性差，尖晶石型锰酸锂比容量低，高温下结构稳定性有待提高。磷酸铁锂加工性能差、振实密度低、能量密度低；相比之下，镍钴锰酸锂材料具有成本低、高温性能好、能量密度高以及加工性能优良等优点，进而被大量和广泛的使用。但是在使用过程中，发现镍钴锰酸锂材料的高倍率性能和循环稳定性相对于钴酸锂较差，进而需要对其表面进行修饰改善其电化学性能。目前，有采用碳包覆镍钴锰酸锂，包覆之后，提高了正极材料的倍率性能和循环稳定性。还有采用氟磷酸钙对镍钴锰酸锂进行包覆，使得循环稳定性得到了改善。除此之外，还有采用磷酸锰锂包覆镍钴锰酸锂正极材料，例如专利号为201510365733.X，以达到降低成本、容易推广，并且实现对镍钴锰酸锂的循环稳定性和倍率性能改善的目的。

可是，对于材料性能的不断优化，是本领域技术人员不断追求和研发的方向，而能够使得镍钴锰酸锂正极材料的性能得到进一步的提高和完善，进而对镍钴锰酸锂正极材料改善的工艺进一步的优化和完善，降低性能提升成本，增强电化学性能，成为当前研究的重点和关键技术难题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种磷酸锰锂包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

磷酸锰锂包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，包括以下步骤：

（1）将磷酸与尿素按照2:0.7-1.1混合，并升温至80-100℃反应生成含磷酸脲的混合物；将碳酸锂、硝酸锰按照质量比为1:1混合之后，加入到含磷酸脲的混合物，搅拌均匀，加入量占含磷酸脲的混合物的20-40%，加水配制成溶液，调节pH值为3.8-4.1；

（2）将固体粉末镍钴锰酸锂加入到步骤（1）的溶液中，加入量按照60-80%（w/v）；

（3）将步骤（2）的混合物料在100-120℃下搅拌蒸发，至溶液浓缩成粘稠之后，常温陈华5-8h，并于50-70℃下烘干处理4-5h，气流粉碎，过400目筛；

（4）将步骤（3）的粉末在600-800℃下焙烧4-5h，降温至常温，即可。

优选，所述的气流粉碎压力为0.4-0.5MPa。

优选，所述的步骤（3），烘干温度为60℃。

优选，所述的步骤（4），焙烧温度为700℃。

优选，所述的步骤（1），磷酸与尿素按照2:1混合。

优选，所述的硝酸锰采用醋酸锰代替。

与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：