[发明专利]一种复合氧化物表面包覆电池正极材料的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池材料和材料学领域。一种复合氧化物表面包覆正极材料的制备方法，依次包括以下步骤：(1)将多种金属源溶于有机溶剂中，有机溶剂中加入抑制剂，在搅拌状态下，将预先制备好的母体材料加入其中，并加入尿素，搅拌均匀后，从料液底部通入水蒸气，在此温度下直到搅拌至干；(2)将干燥好的样品在通气气氛下进行烧结；(3)将烧结好的样品粉碎、过筛即获得复合氧化物表面包覆电池正极材料。该制备方法的优点是有效的隔绝了电池正极材料和电解液的接触及循环过程包覆层的脱落，防止了局部水解过快，更有利于包覆层缓慢生成，具有较高的热力学稳定性，较强的耐氧化、还原性质及良好的导电性。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料和材料学领域。

发明背景

随着全球能源危机和生态危机，新能源产业迎来飞速发展，发展新能源产业必须要大力发展高安全、长寿命、高能量密度的动力电池和储能电池。目前锂离子电池正极材料商业化生产的主要有钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂、锰酸锂等，用于动力电池和储能电池的主要是磷酸铁锂和锰酸锂，磷酸铁锂在生产过程中难于控制，一致性差，而锰酸锂安全性能高，资源丰富，价格低，易于大批量生产，产品一致性好，目前成为动力电池和储能电池的主流。虽大家一致看好，但锰酸锂电池储存过程容量衰减，产生不可逆容量损失，高温条件下，循环性能和储存性能更差，制约了锰酸锂电池在动力电池和储能电池的应用。

锰酸锂循环和储存过程容量衰减主要是由于二价锰的溶解和Jahn-Teller效应，目前最有效的改性方法主要通过掺杂和表面包覆改性两种方式。通过掺杂能一定提高锰酸锂电池的循环性能和高温稳定性，但仍然达不到动力电池和储能电池的应用要求，表面包覆能直接有效减少正常材料与电解液的接触，降低了锰溶解的速度，还可抑制Jahn-Teller效应，抑制相变，使材料在充放电过程中保持良好的结构，这样就大大提高了锰酸锂电池的循环性能和高温稳定性。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明提供一种复合氧化物表面包覆电池锰系正极材料的制备方法，该方法制备的复合氧化物表面包覆锰系正极材料高温稳定性和循环寿命大大提高。

本发明所采用的技术方案如下：

一种复合氧化物表面包覆正极材料的制备方法，依次包括以下步骤：(1)将多种金属源溶于有机溶剂中，有机溶剂中加入抑制剂，在搅拌状态下，将预先制备好的母体材料加入其中，并加入尿素，搅拌均匀后，温度升至70～90℃，从料液底部通入水蒸气，在此温度下直到搅拌至干，放入烘箱中80℃～100℃干燥；(2)将干燥好的的样品在通气气氛下进行烧结，烧结温度为350～650℃，烧结时间为6～15h；(3)将烧结好的样品粉碎、过筛即获得复合氧化物表面包覆电池正极材料。

作为优选，所述材料的复合氧化物的包覆量为质量比0.1～2％。

作为优选，所述步骤(1)中金属源为铝、钛、镁、镧、铌、铬、钇、锆的醇盐或氯化盐中至少两种；有机溶剂为无水乙醇或异丙醇，有机溶剂与金属源的质量比为30:1～100:1。

作为优选，所述步骤(1)中抑制剂为乙酰丙酮，乙酰丙酮与金属源中的金属离子摩尔比为0.1～0.5。

作为优选，所述步骤(1)中母体材料为粉碎、过筛后的成品样。

作为优选，所述步骤(1)中加入尿素的量为尿素与金属源中的金属摩尔比为3:1～6:1。

作为优选，所述步骤(1)中通入水蒸气的量为水蒸气与金属源中的金属离子摩尔比为10:1～100:1，水蒸气温度为70～120℃，通入速度为1g/min～20g/min。

作为优选，所述步骤(2)中通气气氛为空气或氧气。

作为优选，母体材料是锰酸锂。

本发明所制备的复合氧化物表面包覆锰系电池正极材料通过锰溶解实验验证，锰溶解实验具体步骤：