[发明专利]一种表面干法处理高电压镍钴锰三元正极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种表面干法处理的高电压镍钴锰三元正极材料的制备方法。

背景技术

镍钴锰(NCM)三元材料，由于其具备高容量、安全好、价格低廉等得到了研究者广泛的关注。为满足高能量电池的需求，研究人员对高电压镍钴锰三元材料表面改性提出诸多改性思路。目前，三元材料包覆应用最多的主要为湿法包覆，但其工艺复杂，成本高，过程可控性差，对包覆设备要求较高，且湿法处理对三元材料的容量有影响，高温及安全性的改善程度在业界存在较大争议；采用简单有效的包覆方法，解决镍钴锰三元材料表面不稳定性问题成为锂电业界的瓶颈。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种表面干法处理的高电压镍钴锰三元正极材料的方法，可制造出高容量，高循环，高温性安全性良好的高电压镍钴锰三元正极材料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种表面干法处理高电压镍钴锰三元正极材料的方法，包括以下步骤：

步骤1，高分散性镍钴锰三元材料基体的制备：

混料：将锂盐进行70～200目过筛分散，除渣处理后与镍钴锰氢氧化物按摩尔比(1.0～1.2)：1称重后加入转速在300-600n/min混料机中混合，进行充分混合1～2h，即得混合生粉；

烧结：将混合生粉装埚压实，在温度是700～1000℃空气气氛中烧结5～20h，然后降温至出炉温度≤80℃，取出粉末，在干燥间进行弱破、分散、过300目筛处理后，即得高分散镍钴锰三元材料基体；

步骤2，干法表面包覆处理：

混料：高分散镍钴锰三元材料基体与包覆剂A按1:(0.1～0.001)摩尔比例称取并且加入研磨混料机中混合2～8h，使高分散镍钴锰三元材料基体与包覆剂A均匀混合接触，即得混合物料。

烧结：将混合物料装埚，在温度700～1000℃下，空气气氛中烧制5～15h成为固相后降温至出炉温度≤80℃，取出粉末，过300目筛处理，即得高电压镍钴锰三元材料。

所述步骤1中的镍钴锰氢氧化物的化学表达式为：Ni_xCo_yMn_z(OH)₂,其中x+y+z＝1。

所述步骤2中包覆剂A为纳米级颗粒，是二价金属氢氧化物与助剂按1:0～0.5摩尔比例的混合物；其中助剂是金属氧化物的一种或一种以上混合物。

所述步骤1，步骤2中空气气氛是通过上、下补气方式，保证均匀氧化反应。

本发明具有以下优点：一是制造分散性的三元材料基体；二是在材料高度分散的基础上进行干法复合包覆，在基体材料表面形成一种光滑包覆层，在保护材料表面特性的前提下，兼顾材料的循环性，安全性能，有效的降低了镍钴锰三元材料表面残锂量及对环境的适应性；三是工艺简单，可操作性强，批次稳定性高，适合大批量的规模化生产。

其性能指标：高分散性镍钴锰三元材料基体，即控制气流强度及次数，使分散性参数D_n-D_s≤0.2(D_n，D_s为样品在水中超声前、后的中心粒度，D_n-D_s＝D_n50–D_s50)。高电压条件为：≥4.35V。

具体实施方式

实施例一

步骤1，高分散性镍钴锰三元材料基体的制备：

混料：将锂盐进行70目过筛分散，除渣处理后与镍钴锰氢氧化物按摩尔比为：1.05:1加入转速为500n/min混料机，进行充分混合1.5h，即得混合生粉；

烧结：将混合生粉装埚压实，在温度为960℃空气的烧成炉中烧结8h，然后降温至出炉温度≤80℃，取出粉末，在干燥间进行弱破、分散、过300目筛处理后，即得高分散镍钴锰三元材料基体。

步骤2，干法表面包覆处理：

混料：高分散镍钴锰三元材料基体与包覆剂A按摩尔比为1:0.03称取，其中包覆剂A为：氢氧化亚钴与氧化镧按照摩尔比为1:0.1混合，然后加入研磨混料机中混合3h，使其均匀混合，接触，即得混合物料；

烧结：将混合物料装埚，940℃高温固相，空气气氛中烧制8h，降温至出炉温度≤80℃，取出粉末，过300目筛处理，即得目标产物一。

实施例二

步骤1，高分散性镍钴锰三元材料基体的制备：