[发明专利]一种三元正极材料的表面改性方法

说明书

本发明提出了一种三元正极材料的表面改性方法，采用乙酰丙酮金属组合物溶液作为三元正极材料的包覆溶液，利用等离子体辅助化学气相沉积（PECVD）技术制备锂离子电池三元正极材料的包覆材料。等离子体高能辐射促使元素分解并在材料表面沉积，实现沉积速度可控，沉积包覆量可控，沉积包覆种类可控，包覆层材料梯度化可控。该方法反应温度低、速率快、成本低、包覆元素含量可控。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种三元正极材料的表面改性方法。

背景技术

锂离子电池中最主要的电解质锂盐为LiPF₆，由于锂离子电池的电极反应发生在电极/电解液界面，其对痕量水非常敏感。LiPF₆的热稳定性较差，很容易分解为LiF（s）和PF₅（g），PF₅（g）再和水反应产生HF。HF会腐蚀正极材料，造成材料中金属离子的溶解，破坏材料结构，从而使材料电化学性能变差。由于锂离子电池的电极反应发生在电极/电解质界面，通过对三元材料进行表面包覆改性，包覆层可以阻止主体材料直接与电解液接触，从而提高其容量保持率，进而改善三元材料的电化学性能。

目前，物理混合方法，即固相法包覆改性三元正极材料是商业化生产用的最多的方法。固相法通过物理混合方法，三元正极材料与包覆材料通过混合，从而对三元正极材料包覆改性。但是，高强度的旋转混合过程易对材料本身发生解离作用，更甚者破坏材料本身结构，包覆元素的均一性难以控制，且后续需要经过高温、长时间的烧结方式，才能将材料包覆上。

因此，寻求一种反应温度低、速率快、成本低、可控的三元正极材料的包覆改性的制备方法至关重要。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明要解决的技术问题是：提供一种反应温度低、速率快、成本低、包覆元素含量可控的三元正极材料的表面改性方法。

本发明的解决方案是这样实现的：

一种三元正极材料的表面改性方法，其特征在于，以乙酰丙酮金属组合物溶于溶剂得到的溶液作为三元正极材料的包覆溶液，在等离子体反应炉中完成三元正极材料的表面改性。

本发明采用乙酰丙酮金属组合物，为等离子体激发提供稳定的金属源。

更具体来说，本发明所述的一种三元正极材料的表面改性方法，包括以下步骤：

S1，配制乙酰丙酮金属组合物包覆溶液；

S2，将三元正极材料放置于等离子体反应炉中，在反应炉中通入惰性气体；设置等离子体反应炉中的等离子发生器的频率、功率、反应时间；

S3，当等离子体反应炉的炉温升温至一定温度时，根据所需包覆的金属的量，将包覆溶液注入等离子体反应器内，同时开启等离子体发生器，反应一定时间后关闭等离子体发生器以及等离子体反应炉，反应结束后得到包覆均匀的三元正极材料。

进一步的，所述包覆溶液的溶剂优选醇类或醚类溶剂。

进一步的，所述包覆溶液的溶剂优选甲醇。

进一步的，优选以乙酰丙酮铝溶于溶剂，得到三元正极材料的包覆溶液。

进一步的，包覆溶液中的乙酰丙酮金属组合物与溶剂的摩尔比为1:5~1:10。

进一步的，所述三元正极材料为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中X在0.5~0.9之间。

进一步的，步骤S2中通入惰性气体至反应炉中的压强为1Mpa~10Mpa。

进一步的，步骤S2中设置所述等离子体发生器的功率为100~1200w。