[发明专利]一种铝包覆镍钴镁酸锂正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝包覆镍钴镁酸锂正极材料及其制备方法，属于电池正极材料制备技术领域。

背景技术

锂离子电池（Lithium Ion Battery简称LIB）是继镍镉电池、镍氢电池之后的第三代小型蓄电池。作为一种新型的电化学能源，它具有工作电压高、比能量大、放电电位曲线平稳、自放电小、循环寿命长、低温性能好、无记忆、无污染等突出的优点，能够满足人们对便携式电器所需要的小型轻量化和有利于环保的双重要求，广泛应用于移动通讯、笔记本、摄放一体机等小型电子装置，也是未来电动交通工具使用的理想电源。

目前，锂离子电池的重要组成部分之一是正极材料。LiCoO₂是最早商品化的正极材料，其应用也最广，LiCoO₂压实高、循环性能好、生产技术成熟、产品稳定，但其实际容量不高，钴有毒，钴资源匮乏，价格昂贵，近年来一直在寻找替代LiCoO₂的正极材料。LiMn₂O₄安全性能好，价格便宜，但比容量低、压实密度小、高温循环性能差等使其很难大规模应用。LiFePO₄循环好、安全性好、价格便宜，但比能量低，一致性也没解决，很难再小型锂电池方面应用。LiNiO₂容量高，但其循环性能、安全性能、高温性能及合成都存在一定问题，通过掺杂、包覆改性的LiNiO₂在保藏高容量的同时，提高了其安全性、高温性能和循环性能，也完全能实现大批量生产，易于实现工业化，目前正逐步成为便携式电源及小型电动机电池的主要正极材料。

LiNiO₂由于在合成时Ni²⁺难以完全氧化成Ni³⁺而导致在高温结晶过程中Ni²⁺占住Li⁺的位置，造成阳离子混排，从而造成热稳定性差，首次放电不可逆容量大，而且LiNiO₂在充电后期较多的Ni4⁺离子具有很强的氧化性，从而造成与电解液的反应，形成气体而使电池膨胀，循环性能恶化。而且LiNiO₂制备温度偏低，过量的碳酸锂不能完全反应，表面残留的锂造成电池循环过程产气，首次效率低、循环性能差。目前，主要是对LiNiO₂进行改性来解决其缺点，改性手段主要包括掺杂、包覆等方法，但是单纯的掺杂或包覆还不能完全解决问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝包覆镍钴镁酸锂正极材料。

另外，本发明的目的还在于提供一种铝包覆镍钴镁酸锂正极材料的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种铝包覆镍钴镁酸锂正极材料，其化学式为：Al₂O₃[Li_1+zNi_xCo_yMg_(1-x-y)O₂]，其中0≤z≤0.15，0.7≤x≤0.85，0.1≤y≤0.2，x+y＜1。

一种铝包覆镍钴镁酸锂正极材料的制备方法，具体操作步骤如下：

（1）混料：将镍源、钴源、镁源与锂盐粉末按计量比混合；

（2）烧结：将步骤（1）中的混合物装入坩埚中在氧气气氛下以1-5℃/min速度升温到400-600℃，保温3-10h，再以1-2℃/min升温到700-900℃，保温6-24h，再以1-2℃/min降温至室温，粉碎、过筛；

（3）铝包覆：在步骤（2）中的筛下物中加入筛下物质量分数1-5%的氢氧化铝粉末及去离子水，筛下物与去离子水的质量比为1：1-4，在超声波的作用下搅拌1h，过滤，烘干；

（4）二次烧结：将步骤（3）中烘干后的物料装入坩埚，在氧气气氛下，以1-2℃/min的速度升温到400-600℃，保温3-10h，再以1-2℃/min速度降温至室温，经粉碎、分级、过筛，得到铝包覆镍钴镁酸锂正极材料。

烧结后能够得到镍的氧化物的镍源为Ni(OH)₂、NiO、Ni₂O₃中的一种，其粒径D50为5-15μm。

锂盐粉末为Li₂CO₃、LiOH粉末中的一种，其粒径D50为1-3μm。