[发明专利]简便高效的氧化硼包覆高镍三元正极材料及制备方法

说明书

本发明适用于锂电池技术领域，提供一种简便高效的氧化硼包覆高镍三元正极材料及制备方法，在制备过程中加入液态的戊硼烷，其很容易直接和物料充分混合且无需考虑湿法包覆需要处理溶剂的问题，同时戊硼烷遇物料表面的水会迅速水解放热，在极短时间内即可形成氧化物包覆层，无需长时间烧结，提高了生产效率，并且在形成氧化硼包覆层的同时足以将物料表面温度升至满足包覆需求，无须担心温度不足导致的包覆不牢靠问题，此外，戊硼烷沸点仅60℃，反应结束时，未参与反应的戊硼烷呈气态，很容易从物料中分离回收，反应副产物氢气也具有回收价值。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种简便高效的氧化硼包覆高镍三元正极材料及制备方法。

背景技术

在目前的主流锂离子电池正极材料中，镍钴锰三元材料由于具有较好的综合性能及较高的性价比，近些年来逐渐被广泛应用于3C产品以及新能源汽车等领域；与此同时，人们对三元材料的容量和循环等性能也提出了越来越高的要求。为满足相关需求，提高三元材料镍含量并通过表面包覆等手段对三元材料进行改性日益成为业内关注的焦点。高镍三元材料具有更高的克容量，但循环性能表现不佳；在其表面包覆某些元素的氧化物则可以避免电解液对三元正极材料表面结构的破坏，保护其循环性能。其中，硼是目前市面上三元材料包覆元素的一种常见选择。

目前，业内常用的包覆方式有干湿两种，这两种方式都需要回炉烧结数小时，且高镍三元材料表面残碱难以控制，生产中不得不加入水洗烘干步骤，这些因素延长了生产时间，影响生产效率，从而提高了生产成本。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种简便高效的氧化硼包覆高镍三元正极材料及制备方法，旨在解决现有的三元材料包覆方式存在生产时间长、生产效率低和生产成本高的技术问题。

一方面，所述简便高效的氧化硼包覆高镍三元正极材料的制备方法，包括下述步骤：

步骤S1：将锂源和镍钴锰三元复合前驱体材料按一定比例加入到高速混料器中，充分混合均匀，得到混合物料；

步骤S2：将步骤S1所得混合物料进行一次烧结，得到未包覆高镍三元正极材料；

步骤S3：将步骤S2所得未包覆高镍三元正极材料粉碎后投入水洗罐内，加入纯水，充分搅拌均匀，然后将搅拌均匀的混合液注入压滤机中，压滤后得到潮湿物料，将潮湿物料用烘箱低温稍作烘干得到半潮湿物料；

步骤S4：将步骤S3所得半潮湿物料投入到氮气保护的高速混料器内，用雾化器向高速混料器内喷入一定量的戊硼烷液体，充分混合均匀，在短时间内戊硼烷发生水解反应并放热，高镍三元正极材料表面升温并生成一层氧化硼包覆层，排出并回收反应生成的氢气和未参与反应的气态戊硼烷，反应完成后，冷却至室温，即得到氧化硼包覆高镍三元正极材料。

具体的，步骤S1中，所述镍钴锰三元复合前驱体为镍钴锰复合氢氧化物和 /或镍钴锰复合氧化物，所述锂源中锂与镍、钴、锰金属摩尔和的比值为 (1.2～0.9)：1。

具体的，步骤S2中，烧结温度为600℃～1200℃，焙烧时间为6h～36h，所得半潮湿物料的含水率为0.6～1.0％。

具体的，步骤S3中，水料比为0.5～3，水温为10℃～50℃，水洗时间为 10min～2h，搅拌速度为50～500rpm。

具体的，步骤S3中，烘干温度为40～100℃，烘干时间为4h～24h。

具体的，步骤S4中，所述戊硼烷液体中硼的加入量为未包覆高镍三元正极材料质量的0.01～2.0wt％。

另一方面，一种简便高效的氧化硼包覆高镍三元正极材料，所述简便高效的氧化硼包覆高镍三元正极材料采用上述制备方法制备得到。