[发明专利]一种(NH4)3AlF6包覆锂离子电池正极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池制作领域，特别涉及一种锂离子电池正极材料的包覆方法。

背景技术

随着数码产品、移动通讯工具和电动交通工具的快速发展，锂离子二次电池的使用量也越来越大，发挥着越来越重要的作用，这给锂离子电池重要组成部分之一的正极材料的发展也带来了广阔的空间，同时对正极材料的性能和价格提出了更高的要求。

目前应用较为广泛的锂离子电池的正极材料有钛酸锂、六氟磷酸锂或LiCoO₂等，然而这些材料存在在高压实、高电压条件下锂离子电池的结构稳定性与表面氧势高等问题，因此需要在正极材料表面改性来提高锂离子电池的重复使用性能和储能能力，改性手段主要有掺杂和包覆两种方法，掺杂主要是提高材料的结构稳定性以提升材料在循环过程中的Li⁺脱嵌的可逆性；而包覆主要是通过隔离正极活性材料与电解液的接触，来维持正极材料在循环过程中的界面稳定性，降低Li⁺在扩散和反应过程中的阻抗，抑制活性离子的流失；现阶段大多数的包覆改性处理都集中于固相法和液相法（即，共沉淀法和溶胶凝胶法）；其中固相法是简单的通过固相混合的方式实现，其包覆的均匀性很难控制，对于正极材料性能的提高有限，相对于固相包覆，液相包覆易于在表面形成密闭的包覆层，其所产生的效果要远远好于固相法包覆。

现有研究表明利用含有Al³⁺与F-的化合物对正极材料表面进行包覆对其在高截止电压下性能提高具有积极的意义，而同时兼具两种离子的AlF₃是典型的代表，但AlF₃包覆全部都是在水溶液中进行，后续的处理的温度至少要在400℃以上而且需要气氛保护，抑制AlF₃被氧化伴随着有毒含氟物质的排出，所以AlF₃的包覆成本较高，目前并没有在工业中得到应用；同时含有Al³⁺和F^-的另一种物质就是（NH₄)₃AlF₆，由于该物质具有水溶性，所以目前使用该物质对锂离子电池正极的包覆只能是利用固相法（Y.K.Sun,S,T.Myung,C.S.Yoon.et.al.Improvement of high voltage cycling performances of LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂at55℃ by a(NH₄)₃AlF₆coating.Electrochem.Solid-State Lett.,2009,12(8),A163-A166.），这种包覆方式虽易于实现且成本较低，但其包覆物的分散均匀性以及与正极材料颗粒表面的结合力却不能保证，易引起包覆物质的脱落，使包覆的效果受到了限制。

目前，以有机体系为媒介对锂离子电池的正极材料进行包覆的研究也十分丰富，但各自存在不足，如中国专利CN201110314514.0，其使用的包覆材料在前处理过程繁琐，而且使用强碱类物质，在操作过程中存在安全隐患；又如中国专利CN201310202704.2，在包覆过程中将单质硫与钛酸锂研磨混合后加热，则过量的高温硫单质会与空气中的氧接触生成大气污染物二氧化硫。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人经锐意研究，结果发现，以醇作为溶剂使可溶性铝盐与NH₄F在反应体系中发生化学反应，生成包覆层物质(NH₄)₃AlF₆，并通过物理吸附将该包覆材料紧密附着于锂离子电池正极材料表面，且本发明提供的方法采用有机溶剂为媒介，后处理不需要长时间的高温操作，降低了处理难度，并节约能源。

本发明的目的在于提供以下几个方面，

第一方面，本发明提供一种(NH₄)₃AlF₆包覆锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）以第一有机溶剂配制浓度为0.037～185g/L的NH₄F有机溶液，并以第二有机溶剂配制浓度为0.078～1710g/L的可溶性铝盐有机溶液，

其中，

所述可溶性铝盐选自：氢氧化铝、硝酸铝、硫酸铝、草酸铝、醋酸铝及其组合；