[发明专利]涂覆氧化物材料的方法

说明书

本发明涉及一种涂覆氧化物材料的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供选自锂化镍钴铝氧化物、锂化钴锰氧化物和锂化层状镍钴锰氧化物的颗粒材料，(b)在比环境压力高5毫巴至1巴的压力下用金属醇盐或金属氨基化物或烷基金属化合物或金属卤化物或金属氢化物处理所述阴极活性材料，(c)在环境压力下用含有水分或HF的气体使由步骤(b)中获得的材料失活，其中步骤(b)在将混合能机械地引入颗粒材料中的混合器中进行，或者借助移动床或固定床进行。

本发明涉及一种涂覆氧化物材料的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)提供选自锂化镍钴铝氧化物、锂化钴锰氧化物和锂化层状镍钴锰氧化物的颗粒材料，

(b)在比环境压力高5毫巴至1巴的压力下用金属醇盐或金属氨基化物或烷基金属化合物或金属卤化物或金属氢化物处理所述阴极活性材料，

(c)在环境压力下用含有水分或HF的气体使步骤(b)中获得的材料失活，其中步骤(b)和(c)在将混合能机械地引入颗粒材料中的混合器中进行，或者借助移动床或固定床进行。

锂离子二次电池组是用于储存能量的现代设备。已经并且正在设想许多应用领域，从诸如移动电话和笔记本电脑的小型设备到汽车电池组和用于电动交通(e-mobility)的其他电池组。电池组的各种组分如电解质、电极材料和隔膜在电池组性能方面具有决定性作用。对阴极材料给予了特别的关注。已经提出了数种材料，例如磷酸铁锂、锂钴氧化物和锂镍钴锰氧化物。尽管已经进行了广泛的研究，但迄今为止发现的解决方案仍有待改进。

锂离子电池组的一个问题在于阴极活性材料表面上的不希望的反应。该反应可为电解质或溶剂或二者的分解。因此，已尝试了在不妨碍充放电期间的锂离子交换的情况下保护表面。实例是试图用例如氧化铝或氧化钙涂覆阴极活性材料的表面，参见例如US 8,993,051。

然而，该方法的效率可能仍有待改善。尤其是在颗粒具有附聚倾向的实施方案中，效率有时在反应时间和包覆颗粒的百分比以及颗粒的包覆百分比方面留有改进的空间。

因此，本发明的目的是提供一种方法，通过该方法可在不过长的反应时间的情况下涂覆颗粒材料，其中该颗粒材料具有形成附聚物的倾向。另一目的是提供一种用于实施该方法的反应器。

因此，已发现了开头所定义的方法，下文也称为本发明方法或根据本发明的方法。本发明方法是一种涂覆颗粒材料的方法。

在本发明上下文中获得的经涂覆的材料是指一批颗粒材料的至少80％的颗粒经涂覆，并且各颗粒的至少75％表面经涂覆，例如75-99.99％，优选80-90％。

该涂层的厚度可非常低，例如0.1-5nm。在其他实施方案中，厚度可为6-15nm。在其他实施方案中，该涂层的厚度为16-50nm。在该上下文中，厚度是指通过计算每个颗粒表面(以m²计)的金属醇盐或金属氨基化物或金属氢化物或烷基金属化合物或金属卤化物的量并假设步骤(b)和步骤(C)中的转化率为100％以数学方式测定的平均厚度。

不希望受任何理论束缚，据信由于颗粒的特定化学性质，例如由于化学反应性基团，例如但不限于羟基、具有化学约束的氧化物结构部分或吸附的水的密度，颗粒的未涂覆部分不反应。

在本发明的一个实施方案中，颗粒材料的平均粒径(D50)为3-20μm，优选为5-16μm。平均粒径可例如通过光散射或激光衍射测定。颗粒通常由初级颗粒的附聚物组成，并且上述粒径是指二次颗粒直径。

在本发明的一个实施方案中，颗粒材料具有0.1-1.5m²/g的比表面积，下文也为“BET表面积”。BET表面积可在将样品在200℃下脱气30分钟或更长后通过氮吸附并且此外根据DIN ISO 9277：2010来测定。

本发明方法包括三个步骤(a)、(b)和(c)，在本发明的上下文中也称为步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)。