[发明专利]一种包覆型镍掺杂锂锰铝钴正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种包覆型镍掺杂锂锰铝钴正极材料的制备方法，该镍掺杂锂锰铝钴正极材料的化学式为LiMn_{1‑x‑y‑zAlxCoyNizO2‑aFa}，其中x=0.27‑0.3，y=0.2‑0.25，z=0.04‑0.07，a=0.03‑0.05，该方法包括如下步骤：（1）制备镍掺杂锂锰铝钴。（2）制备正极活性材料包覆液。（3）包覆。方法制备的正极材料，具有较好的导电性和循环性能，具有较高的比容量和较长的使用寿命。

所属技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种包覆型镍掺杂锂锰铝钴正极材料的制备方法。

背景技术

汽车工业的迅速发展，推动了全球机械、能源、交通等产业的进步和发展，但燃油汽车在造福人类的同时，尾气排放也给人类居住环境造成了严重污染。环保和能源短缺的要求带动了电动汽车(EV)及动力电池的发展。目前电动车存在的主要问题在于价格、续驶里程、动力性能等方面，而这些问题都与电池技术密切相关，电池技术和电池材料的研究开发将对其发展起决定性作用，因而寻找开发高比能量、价格便宜、安全可靠的正极材料对动力电源用锂离子电池的开发具有非常重要的意义。

最近几年中，锂离子正极材料中的三元锂离子正极材料发展十分迅猛，由于镍钴锰的协同效应，镍钴锰三元锂离子电池正极材料综合了LiNiO₂、LiCoO₂、LiMnO₂三种层状结构材料的优点，其电化学性能优于以上LiNiO₂、LiCoO₂、LiMnO₂中任何单一组分正极材料，具有高比容量、成本较低安全性能较好等特点，被认为是较好的取代LiCoO₂的正极材料。 然而该类富锂正极材料也存在初期比容量下降迅速和倍率性能差的问题。

发明内容

本发明提供一种包覆型镍掺杂锂锰铝钴正极材料的制备方法，使用该方法制备的正极材料，具有较好的导电性和循环性能，具有较高的比容量和较长的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供一种包覆型镍掺杂锂锰铝钴正极材料的制备方法，该镍掺杂锂锰铝钴正极材料的化学式为LiMn_{1-x-y-zAlxCoyNizO2-aFa}，其中x=0.27-0.3，y=0.2-0.25，z=0.04-0.07，a=0.03-0.05，该方法包括如下步骤：

（1）制备镍掺杂锂锰铝钴

按Mn∶Al∶Co：Ni＝1-x-y-z∶x∶y：z的摩尔比，将氯化锰、氯化铝、硝酸钴和硝酸铌溶于热水中制成金属离子混合溶液，混合液中四种金属离子的总浓度为2-3mol/L，配制质量分数为25-35％的KOH溶液和15-20％的氨水溶液，将双氧水溶于3-5mol/L的NaOH溶液中，配制含0.5-1mol/L H₂O₂的NaOH溶液；

以去离子水为底液，温度升至60-70℃，开启搅拌，控制搅拌转速在100-150r/min，加入氨水，调节底液PH值，PH控制在10-11，用恒流泵将上述金属离子混合溶液、氨水溶液和KOH溶液并行加入高速搅拌的反应釜中，调节反应溶液的pH为12-14，调节温度为60-70℃，碱度维持在25-35g/L，陈化时间为20-24h；

待陈化后，在搅拌的条件下加入上述含H₂O₂的NaOH溶液，控制反应溶液的pH为10-11，调整合成反应温度为45-60℃，碱度维持在20-30g/L，陈化时间为10-12h，反应结束后经洗涤、抽滤后在80-90℃下干燥3-4h，得到前躯体Mn_{1-x-y-zAlxCoyNizOOH}；

按前躯体Mn_{1-x-y-zAlxCoyNizOOH}、草酸锂、氟化锂按摩尔比1-a：1：a称取，分别在研钵中磨细后混合均匀，再加入适量水和乙二醇，继续研磨，直至混合物呈均匀细腻的泥糊状；