[发明专利]一种锂电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池正极材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1、将均苯三甲酸与有机胺类溶剂、去离子水混合均匀，再加入含锂三元前驱体材料，混合后加入九水硝酸铝溶液，搅拌得到混合液；S2、将混合液进行水热反应，离心洗涤烘干，得到中间体；S3、将中间体在空气中高温处理，冷却得到锂电池正极材料。本发明还保护上述方法制备得到的正极材料。本发明通过将含锂三元前驱体与均苯三甲酸、九水硝酸铝混合后水热，然后热处理，得到表面包覆有均匀氧化铝膜的正极材料，有效提高了正极材料的结构稳定性，避免了与电解液的直接接触造成的界面副反应，最终提高其循环寿命，且工艺简单，条件温和,适用于工业化生产。

技术领域

本发明属于锂电池正极材料技术领域，具体涉及一种锂电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂电池是以两种不同的能够可逆地插入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池的正极和负极的2次电池体系。锂电池具有高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多的优点，被广泛应用在移动电话、笔记本电脑等民用及军事领域。

正极材料是决定锂电池性能的关键材料之一，但是现有的钴酸锂由于资源短缺、价格昂贵而无法满足大型动力电池的需要，锰酸锂由于锰离子的溶出会导致电池的安全问题，磷酸铁锂由于能量密度低等无法满足大容量锂电池的需要，所以三元镍钴锰酸锂正极材料由于成本较低、容量高等优点，成为发展高能量密度锂电池的首选正极材料。

为了提高电池的安全性能和循环性能，学者们采用溶胶凝胶法或者固相包覆法将无机物包覆于正极材料表面，但是现有的包覆方法操作繁琐，工艺复杂，且难以形成均匀的包覆层，使得电池的安全性能和循环性能仍不能满足要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种锂电池正极材料的制备方法，通过将含锂三元前驱体与均苯三甲酸、有机胺类溶剂、九水硝酸铝混合后进行水热反应，然后热处理，得到表面包覆有均匀氧化铝的正极材料，工艺简单，条件温和。

本发明的另一个目的是提供通过上述方法制备得到的锂电池正极材料。

本发明所采用的技术方案是，一种锂电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将均苯三甲酸与有机胺类溶剂、去离子水混合均匀，再加入含锂三元前驱体材料，混合后加入九水硝酸铝溶液，搅拌得到混合液；

其中，所述含锂三元前驱体材料通过直接化学共沉淀法制备得到；

S2、将所述S1中得到的混合液于150～180℃水热反应24～36h，离心洗涤烘干，得到中间体；

S3、将所述S2中得到的中间体在空气中于400～800℃热处理4～8h，冷却得到锂电池正极材料。

优选地，所述S1中，所述均苯三甲酸、含锂三元前驱体材料与九水硝酸铝的物质的量比为0.6:(6～8):(1.5～2.5)，所述均苯三甲酸与有机胺类溶剂、去离子水的料液比为0.6g：(10～30mL)：(10～30mL)。

优选地，所述S1中，所述有机胺类溶剂为三乙胺、N,N-2-二甲基甲酰胺、N,N-2-二乙基甲酰胺、N-2-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

优选地，所述S1中，所述九水硝酸铝的物质的量浓度为0.05～0.1mol/L，所述九水硝酸铝的加入方式为雾化喷入。

优选地，所述S1中，所述含锂三元前驱体材料的制备过程为：

步骤1、将氯化镍、氯化钴、氯化锰按照(0.2～0.4)：0.2：(0.45～0.55)的摩尔比称量，混合后加入到物质的量浓度为0.3～0.5mol/L的乙酸溶液中，混合均匀得到三元混合液；