[发明专利]氟化物包覆的富锂镍锰二元材料的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电池正极材料技术领域，尤其涉及一种氟化物包覆的富锂镍锰二元材料的制备方法。

【背景技术】

锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、绿色环保等突出优点已广泛应用于人类生产生活的各个领域，尤其是近年来智能手机和电动汽车的快速普及给锂离子电池带来的更广阔的发展空间。为了满足电动汽车等对高性能锂离子电池的要求，锂离子电池的正极材料必须具有更高的能量密度和更长的循环使用寿命。层状富锂正极材料因具有电压平台高、克容量高、能量密度高而成为了作为锂离子电池的正极材料的研究热点。层状富锂正极材料是目前所研究的锂离子电池正极材料克容量较高的一种，在高能量锂离子电池正极材料中极具竞争优势。但是应用层状富锂正极材料作为正极材料制备的锂离子电池在高电压下的充放电也有相应的不足，例如应用层状富锂正极材料作为正极材料制备的锂离子电池的电解液在高电压下容易被氧化分解产生氢氟酸，氢氟酸会腐蚀层状富锂正极材料而严重影响应用层状富锂正极材料作为正极材料制备的锂离子电池的放电容量、循环寿命等电化学性能。

鉴于此，实有必要提供一种新型的氟化物包覆的富锂镍锰二元材料的制备方法来克服以上缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种氟化物包覆的富锂镍锰二元材料的制备方法，应用本发明实施例制备的氟化物包覆的富锂镍锰二元材料成本较低，工艺简单，另外应用本发明实施例制备的氟化物包覆的富锂镍锰二元材料进一步制备的锂电池的放电比容量高及循环性能优良。

为了实现上述目的，本发明提供一种氟化物包覆的富锂镍锰二元材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将可溶性镍盐及可溶性锰盐溶解于去离子水中形成第一混合物；

步骤二：将可溶性碳酸盐溶解于去离子水中，并加入氨水形成第二混合物；

步骤三：将第一混合物和第二混合物放置于容器中且在第一预设温度下均匀混合在一起进行第一次反应第一预设时间后得到第一产物，再将第一产物进行洗涤及干燥后得到前驱体；

步骤四：将锂盐和步骤三中得到的前驱体均匀混合后形成第三混合物，然后将第三混合物进行高温烧结得到富锂镍锰二元材料；

步骤五：将可溶性铝盐和可溶性含氟盐分别溶解于去离子水中得到第一溶液和第二溶液；

步骤六：将步骤四中得到的富锂镍锰二元材料均匀分散在第一溶液中得到分散液，在连续搅拌的情况下将第二溶液滴加到分散液中，且在第二预设温度下进行第二次反应第二预设时间后得到第二产物，再将第二产物进行洗涤及干燥后在氮气下进行高温煅烧得到氟化物包覆的富锂镍锰二元材料。

具体的，步骤一中所述的可溶性镍盐可以是硫酸镍、氯化镍、硝酸镍和乙酸镍中的一种；可溶性锰盐可以是硫酸锰、氯化锰、硝酸锰和乙酸锰中的一种；第一混合物中的镍、锰离子总浓度为0.1-4mol/L；可溶性镍盐中的镍元素及可溶性锰盐中的锰元素的摩尔比为0.345：0.655。

具体的，步骤二中所述的可溶性碳酸盐可以是碳酸钠及碳酸钾中的一种，所述第二混合物中的碳酸盐的浓度为：0.1mol/L-4mol/L，氨水的浓度为：0.05mol/L-2mol/L。

具体的，步骤三中所述的第一产物的PH值为：7.5-9.5；第一预设温度为：50℃-65℃，第一预设时间为：8h-16h。

具体的，步骤四中所述的锂盐可以是碳酸锂及氢氧化锂中的一种，所述的高温烧结是以1-8℃/min的升温速率升温到450℃-650℃，保温3h-8h，再以1-8℃/min的升温速率升温到800℃-1000℃，保温8h-24h；锂盐的锂元素与前驱体的镍元素及锰元素之和的摩尔比为1.35：1。

具体的，步骤五中所述的可溶性铝盐可以是氯化铝、硝酸铝及硫酸铝中的一种；可溶性含氟盐可以是氟化铵、氟化钠及氟化钾中的一种；第一溶液的浓度为：0.1mol/L-2mol/L，第二溶液的浓度为：0.1mol/L-3mol/L。

具体的，步骤六中所述的第二温度为：60℃-90℃，第二预设时间为：2h-8h，高温煅烧的温度为：300℃-500℃，高温煅烧的时间为：2h-12h。

具体的，步骤五和步骤六中所述的可溶性铝盐及可溶性含氟盐的总质量占富锂镍锰二元材料的质量的0.1％-5％。

与现有技术相比，本发明提供的一种氟化物包覆的富锂镍锰二元材料的制备方法，应用本发明实施例制备的氟化物包覆的富锂镍锰二元材料成本较低，工艺简单，另外应用本发明实施例制备的氟化物包覆的富锂镍锰二元材料进一步制备的锂电池的放电比容量高及循环性能优良。

【附图说明】