[发明专利]一种磷酸锂包覆锂离子电池三元正极材料的制备方法在审

专利信息
申请号: 201910407903.4 申请日: 2019-05-15
公开(公告)号: CN110190254A 公开(公告)日: 2019-08-30
发明(设计)人: 熊训辉;林志华;范梦娜;马向东;罗煜翔;杨成浩 申请(专利权)人: 华南理工大学
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
代理公司: 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人: 何淑珍;江裕强
地址: 510640 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 三元正极材料 锂离子电池 磷酸锂 磷酸源 包覆 制备 有机溶剂蒸发 表面包覆 储存性能 分散均匀 氢氧化锂 循环性能 有机溶剂 质量分数 包覆的 产业化 电解液 可去除 氧化锂 磷酸 吸水 吸氧 溶解
【说明书】:

发明公开了一种磷酸锂包覆锂离子电池三元正极材料的制备方法,所述方法包括如下步骤:(1)将磷酸源溶解于有机溶剂中形成溶液,所述溶液中磷酸源的质量分数为0.05~0.8%;(2)向步骤(1)中的溶液中加入锂离子电池三元正极材料,搅拌5~120分钟使其分散均匀后,干燥至所述有机溶剂蒸发完全,得磷酸锂包覆的锂离子电池三元正极材料。利用磷酸可去除三元正极材料表面的锂残渣(氧化锂、氢氧化锂),同时在表面包覆一层分布均匀、结构紧密的磷酸锂,有效减缓三元正极材料在空气中吸水吸氧的现象,提高材料在电解液中的稳定性,使材料的储存性能和循环性能得到明显改善。本发明方法简单,成本低廉,具有较大产业化潜质。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料的制备方法,属于锂离子材料制备技术领域,特别涉及一种磷酸锂包覆锂离子电池三元正极材料的制备方法。

背景技术

如今环境污染、资源短缺引起的能源危机等问题日渐明显,发展高效、清洁、可再生能源及其相关技术越发重要,锂离子电池作为一种新型储能设备,具有高能量密度、高工作电压、循环寿命长、安全性能好等优点,对于解决能源短缺和减少环境污染具有重要意义。其中正极材料是影响锂离子电池电化学性能、安全性能及其价格成本的关键因素。

相较于传统锂离子电池正极材料钴酸锂(LiCoO2),三元材料(LiNi1-a-bCoaMnbO2)由于其价格低廉、环境友好、比容量高、性能稳定等优点,具有广阔的发展前景。然而,三元材料仍然存在许多缺点,例如三元材料在高电位下Ni4+易于电解液反应导致材料循环性能较差,以及材料烧结过程中存在锂镍混排而在表面形成大量锂残渣(氧化锂、氢氧化锂),使得材料大量吸收空气中水和二氧化碳,导致材料储存性能差,并在电池加工过程中容易带入水份进入电池,恶化电池性能同时也产生胀气等安全问题。

因此,针对现阶段存在的问题,提供一种同时提高三元材料循环寿命、储存稳定性的锂离子电池三元正极材料的制备方法十分必要。

发明内容

为了解决现有技术问题的不足,本发明的目的是提供一种磷酸锂包覆锂离子电池三元正极材料的制备方法,在包覆后三元正极材料的比容量没有降低的情况下,电化学循环稳定性、在空气中储存性能有显著提高。

本发明为了实现上述目的,提供了如下的技术方案。

本发明提供了一种磷酸锂包覆锂离子电池三元正极材料的制备方法,包括如下步骤:

(1)将磷酸源溶解于有机溶剂中形成溶液;

(2)向步骤(1)中的溶液中加入锂离子电池三元正极材料,搅拌5~120分钟使其分散均匀后,干燥至所述有机溶剂蒸发完全,得磷酸锂包覆的锂离子电池三元正极材料。

优选地,所述磷酸源包括磷酸、多聚磷酸、焦磷酸、偏磷酸中的至少一种。

优选地,所述有机溶剂包括乙二醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。

优选地,所述一定量的三元正极材料为三元正极材料与磷酸溶液的质量比为0.02~1

优选地,所述溶液中磷酸源的质量分数为0.05~0.8%。

优选地,所述干燥为喷雾干燥、真空干燥或者鼓风干燥中的至少一种。

优选地,干燥温度为60~180℃。

优选地,所述锂离子电池三元正极材料包括LiNi1-a-bCoaMnbO2,其中,a、b、c为摩尔数,0<a≤0.4,0<b≤0.4。

和现有技术相比,本发明具有的有益效果是:

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