[发明专利]表面修饰锂离子电池高镍层状正极材料及其制备方法

摘要

一种橄榄石型结构LiNxPO4表面修饰锂离子电池高镍层状正极材料及其制备方法。该锂离子电池富高镍层状正极材料的化学式为LiNiaCobM1‑a‑bO2，LiNxPO4为表面修饰层橄榄石型材料，制备方法是先通过液相共沉淀法和高温固相烧结法制备出纯相锂离子电池高镍层状正极材料，然后利用溶胶凝胶法和低温烧结法相结合的方法将橄榄石型结构的LiNxPO4均匀地包覆和掺杂到高镍层状正极材料表面。本发明通过利用橄榄石型结构LiNxPO4对锂离子电池高镍层状正极材料进行表面修饰，可有效提高其长期循环稳定性和高温性能，制材料在循环过程中的不可逆形变，且制备方法操作简单，环境友好，适合工业生产。

主权项

一种橄榄石型结构LiNxPO4表面修饰锂离子电池高镍层状正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)称取镍盐、钴盐和M金属盐分别溶解于去离子水中，配制成浓度均为0.1‑1mol/L的盐溶液；所述镍盐、钴盐和M金属盐是按照高镍层状正极材料前驱体化学式NiaCobM1‑a‑b(OH)2中Ni、Co和M元素的摩尔比称取，其中，a、b为摩尔数，0.5≤a≤1，0≤b≤0.2且0.5≤a+b≤1，M为金属离子Al、Mn和V中的一种或多种；2)将碱性溶液和氨水溶解在去离子水中配制成混合碱溶液；其中，碱性溶液浓度为1‑5mol/L，氨水的摩尔浓度为0.5‑2.5mol/L；3)将步骤2)所得的混合碱溶液加入到反应釜中，混合碱溶液的体积占反应釜容积50％‑80％，并且控制反应釜中液体的pH值在8‑14之间、温度在40‑90℃之间；4)将步骤1)配制好的镍盐、钴盐和M金属盐溶液通过蠕动泵分别匀速加入反应釜中，整个过程中反应釜中液体的的pH值在8‑14之间、温度在40‑90℃之间；5)待镍盐、钴盐和M金属盐完全加入，静置陈化12‑24小时后，然后将沉淀过滤、洗涤、烘干；6)将步骤5)烘干后的沉淀物与锂盐均匀混合，沉淀物与锂盐的摩尔比为1：1至1：1.1；并在450‑600℃预烧3‑8小时，然后在650‑1000℃煅烧10‑24小时，即得到纯相锂离子电池高镍层状正极材料LiNiaCobM1‑a‑bO2；7)将锂源、N过渡金属源、磷源、添加剂按照摩尔比1：x：1：(0.1‑2)全部溶于去离子水中，溶液浓度为0.1‑5mol/L，然后加入步骤6)所得的纯相锂离子电池高镍层状正极材料，在80‑120℃下将去离子水蒸干，形成凝胶；8)将步骤7)所得凝胶在100‑120℃下真空烘干，破碎，在300℃‑500℃的保护气氛下烧结2‑6小时，即得到橄榄石型结构LiNxPO4表面修饰锂离子电池高镍层状正极材料LiNiaCobM1‑a‑bO2。