[发明专利]一种Co-Al活性材料包覆镍钴锰三元层状正极材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种Co‑Al活性材料包覆镍钴锰三元层状正极材料及其制备方法，属于锂电池技术领域。所述制备方法包括：(1)将镍钴锰三元正极材料前驱体分散于乙醇水溶剂中，得到分散液Ⅰ；(2)将钴盐和铝盐加入到分散液Ⅰ中，得到分散液Ⅱ；(3)将碱加入到分散液Ⅱ中，加热搅拌，反应生成Co‑Al层状双氢氧化物包覆NCM前驱体材料；(4)将Co‑Al层状双氢氧化物包覆NCM前驱体材料与锂盐混合，煅烧制得所述的Co‑Al活性材料包覆镍钴锰三元层状正极材料。Co‑Al锂化物具有更加稳定的晶格结构，对材料的循环稳定性有积极的作用。晶格结构中由于其互相掺杂的影响，结构中留出缺陷空位，有利于电子的传导和离子的扩散。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种Co-Al活性材料包覆镍钴锰三元层状正极材料及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，私家车变得越来越普及，这极大的提升了人们生活的便利。但是由于汽车的增多，汽车尾气的大量排放，不仅造成污染环境，也使得现在雾霾天气增多，这些问题危害着人们的身体健康。对此，电动汽车由于其具有环境友好以及节省能源的特点，倍受人们的青睐。对于电动汽车而言，动力电池是汽车的核心部分，这使得电池材料的研究成果层出不穷。其中，NCM三元正极材料由于其高的能量密度被认为是下一代电池的主要正极材料。

然而，限制三元正极材料全面市场化进程的则是高镍材料所存在的自身问题，主要包括：NCM材料(尤其是高镍NCM材料)在长期的嵌锂-脱锂过程中，锂空位的大量增加容易导致阳离子混排与晶体结构坍塌造成不可逆的容量损失，同时电池内部高温高压的工作环境会降低活性材料的稳定性，加速了充放电过程中电解液对正极材料的侵蚀作用，从而导致过渡金属溶解加剧、释放大量热量等有害现象的发生，不仅损害电池的循环性能，也降低了电池的安全性能。

针对上述问题，表面包覆则是最为有效的策略。表面包覆层避免了材料与电解液直接接触，减少了副反应的发生，表面包覆对三元材料的性能稳定性能有显著提升作用。

如申请公布号为CN 106784837 A的专利文献公开了一种氧化铝包覆锂离子电池正极材料的制备方法，包括：将偏铝酸钠溶解于水中，得铝盐溶液，与正极材料前驱体浆液混合，通入CO₂，得氢氧化铝包覆的正极材料前驱体，经过滤、洗涤、烘干，得氢氧化铝包覆的正极材料前驱体粉末；与锂盐混合后，热处理得氧化铝包覆锂离子电池正极材料。通过包覆改性有效提高锂离子电池的放电容量和循环效率。

因此，在大规模工业化应用的背景下，寻求高效、简易而可靠的包覆方法对三元正极材料的改性意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Co-Al活性材料包覆镍钴锰三元层状正极材料，有效提升三元正极材料的电化学性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Co-Al活性材料包覆镍钴锰三元层状正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将镍钴锰三元正极材料前驱体分散于乙醇水溶剂中，得到分散液Ⅰ；

(2)将钴盐和铝盐加入到分散液Ⅰ中，得到分散液Ⅱ；

(3)将碱加入到分散液Ⅱ中，加热搅拌，反应生成Co-Al层状双氢氧化物包覆NCM前驱体材料；

(4)将Co-Al层状双氢氧化物包覆NCM前驱体材料与锂盐混合，煅烧制得所述的Co-Al活性材料包覆镍钴锰三元层状正极材料。

本发明利用Co-Al层状双氢氧化物(LDH)作为包覆材料前驱体，使其包覆在NCM三元材料前驱体表面上，再混和锂盐高温煅烧形成Li-Co-AlO₂包覆层，该包覆层具有一定电化学活性，在不损失电池容量的情况下，提升电池的性能。