[发明专利]一种高镍材料表面包覆的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种与高镍材料表面残Li形成含锂包覆层的制备方法。

背景技术

锂离子电池以其高能量、安全可靠、寿命长、无污染等优点，成为目前最具有发展前景的高能二次电池。锂离子电池商业化20多年来，正极材料的实际容量始终徘100～180mAh/g之间，正极材料比容量低已经成为提升锂离子电池比能量的瓶颈。LiNiO₂及其掺杂化合物以其较高的比容量普遍认为是最有可能取代LiCoO₂的正极材料。

高镍材料LiNi_xM_1-xO₂(x≥0.6，M为Co，Mn，Al，Mg等中一种或几种)具有放电比容量高、成本低和环境污染小等优点。但是由于其表面残锂量较多导致存储性能较差，容量损失严重，循环性能下降，在实际电池应用中胀气问题严重等影响了材料的商业化。目前对于LiNi_xM_1-xO₂材料通常包覆的物质是ZrO₂，Al₂O₃，MgO，SiO₂，TiO₂和AlPO₄等惰性物质，包覆处理后能够有效的改善材料的循环性能。包覆方法最常用的是sol-gel法，金属盐和沉淀剂共沉淀法+高温固相法等，包覆工艺较繁琐，对设备要求较高，重复性差，增大了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高镍材料表面包覆的制备方法。本方法可以去除高镍材料表面的LiOH和Li₂CO_3，改善材料的循环稳定性和存储性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高镍材料表面包覆的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)根据高镍材料表面残锂含量，计算沉淀表面残锂需用的沉淀剂用量，配制浓度为0.01~0.3mol/L的沉淀剂溶液。

(2)将高镍材料分散于相当其10-200%重量比的去离子水中，搅拌形成浆料，将其置入反应釜中；同时加入上述酸性沉淀剂溶液，在搅拌的条件下混合反应，控制体系的pH达到10.5~11.8的范围后干燥。

(3)将步骤(2)中所得到的的物料在含氧气氛中加热至300~800℃煅烧，保温3~16小时，然后再冷却至室温，得表面包覆的高镍材料。

上述制备方法中，步骤（1）中所述的高镍材料的平均组成化学式为LiNi_xM_1-xO₂；其中x≥0.6，M为Co，Mn，Al，Mg等中一种或几种。

上述制备方法中，步骤（1）中所述的沉淀剂为硼酸、三氧化二硼、氟化铵、五氧化二磷、磷酸、磷酸氢铵、磷酸氢二铵、钒酸、钒酸铵等中的一种或几种混合物。

上述制备方法中，其特征在于步骤（2）中所述干燥为水浴干燥、油浴干燥或抽滤洗涤后加热烘干中的一种。

上述制备方法中，步骤（2）中所述的搅拌的条件下混合反应时间为10~90min。

本发明中，采用一种对高镍材料表面残Li有沉淀作用的阴离子对高镍材料进行表面包覆，此方法有效的降低了高镍材料的表面残碱量，同时该包覆层使得高镍材料与电解质隔开，降低了电解质与其表面的副反应，提高了材料的循环稳定性和存储性能。

附图说明

附图1是实施例1中表面包覆前后高镍材料的SEM图；

附图2是实施例1中表面包覆后高镍材料的SEM图；

附图3是实施例1中表面包覆前后高镍材料的0.1C条件下充放电曲线图；

附图4是实施例1中表面包覆前后高镍材料的1C倍率下循环性能图。

实施例

实施例1