[发明专利]一种磷酸锂包覆高镍三元正极材料的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池正极材料领域，公开了一种磷酸锂包覆高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)采用高温烧结法制得高镍三元正极材料；(2)将磷酸盐溶于水中，得到包覆液；(3)将高镍三元正极材料和水混合，再加入锂源搅拌，得到悬浊液；(4)将包覆液滴入悬浊液中反应，抽滤，得到湿料；(5)将湿料干燥，过筛，烧结并保温，即得。本发明使用水作为溶剂进行包覆，在工业上有可操作性和可靠性；本发明在水溶液中溶解后再沉淀，属于化学包覆的过程，包覆均匀，包覆剂没有自团聚或者偏聚。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种磷酸锂包覆高镍三元正极材料的制备方法。

背景技术

正极材料比较成熟的表面处理技术主要采用干法包覆。因为其更容易控制、成本更低。但对于高镍材料来说，多一道干法包覆反而会增加成本。对于三元正极材料来说，随着镍元素含量的升高，比容量逐渐升高，电芯的能量密度也会随之提高。高镍三元正极材料凭借比容量高、成本较低和安全性优良等优势，成为研究的热点，被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料，其中量产型号主要为NCM523和NCM622，NCM811国内有量产还不多。因为高镍材料大部分情况下是需要水洗工艺的。如果能将水洗工艺与包覆工艺结合，不仅能有效提高材料性能，还能减少工艺流程，达到降本提效的目的。但目前由于水相包覆参数难以控制，加上材料本身具有较强碱性，加上材料对形貌有较严格的要求，因此许多包覆方法会受到极大的限制。

磷酸锂作为较好的锂离子导体，同时电化学性能稳定，因此被选为正极材料的一种包覆剂。目前对于磷酸锂的包覆，已有许多文献和专利已经提出各自的工艺方法。但大部分采用的都是有机物如乙醇作为分散剂(如CN201910407903，CN201910258118和CN201811533395 等)，乙醇或其他有机溶剂属于易燃品且价格较高而且工业运用中需要使用离心机或者压滤机进行固液分离，会产生高压或高速，此时容易形成局部高温导致燃烧，同时这些有机物在生产中不能按一些专利中所说简单将溶剂蒸发掉，即使蒸发掉了也需要额外装置进行回收，因此在成本和生产安全性上远远比不过水，不符合目前电池降本和安全优先的要求。

目前，水相包覆的最大阻碍就是包覆剂会发生复杂的水解反应，再加上材料本身的碱性，导致水相溶液中包覆离子的行为较难控制。水相包覆磷酸锂时，磷酸锂会自团聚而不会包覆在材料表面，因此会造成包覆效果较差。

因此，亟需研发一种包覆均匀、工艺简单的磷酸锂包覆高镍三元正极材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷酸锂包覆高镍三元正极材料的制备方法；该方法以水为溶剂进行包覆，并将水洗和包覆过程结合，可降低成本和提高安全性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磷酸锂包覆高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用高温烧结法制得高镍三元正极材料；

(2)将磷酸盐溶于水中，得到包覆液；

(3)将高镍三元正极材料和水混合，再加入锂源搅拌，得到悬浊液；

(4)将包覆液滴入悬浊液中搅拌，抽滤，得到湿料；

(5)将湿料干燥，过筛，烧结并保温，即得。

优选地，步骤(1)所述高温烧结法为采用共沉淀法制备得到的811前驱体，将811前驱体和锂源混合，再在700-800℃下，烧结10-18h，得到811高镍三元正极材料。更优选地，811 前驱体中的过渡金属和锂源的摩尔比为1:1.01-1.07。

优选地，步骤(1)所述高镍三元正极材料中镍钴锰的摩尔比为(8-9):(0.5-1):(0.5-1)。

优选地，步骤(1)所述高镍三元正极材料的D50为8-12μm，首次放电容量为 185-210mAh/g。