[发明专利]一种钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法

说明书

一种钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，所述材料中钴酸锂的质量百分含量为1～10wt%，钴酸锂形成厚度5～30nm的包覆层包覆在镍钴铝酸锂上；所述正极材料为粒径5～15μm的球形颗粒。所述方法，包括以下步骤：（1）将水溶性表面活性剂溶于水中，加热，进行超声搅拌反应；（2）将氢氧化镍钴铝、可溶性钴盐和可溶性锂盐同时加入，加热，进行超声搅拌反应；（3）在超声搅拌下进行喷雾干燥；（4）置于管式炉中，在氧化性气氛下，进行两段烧结，即成。本发明正极材料具有较好的循环稳定性和大倍率放电性能；本发明方法能有效降低常规包覆时表面残锂的问题，成本低，工艺简单，适宜于大工业生产。

技术领域

本发明涉及一种正极材料及其制备方法，具体涉及一种钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

随着石油能源的不断消耗，作为新能源的锂离子电池，因其具有安全性好，放电比能量高，充放电寿命长等优点日益备受关注，而锂离子电池中正极材料是最关键的一部分，目前市场上应用的钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂等正极材料已经难以满足市场的需求。

镍钴铝酸锂价格低，压实密度高，克容量高，体积比容量高于钴酸锂，具有广泛的应用前景，但是，因较高的镍含量使其在应用过程中存在一些问题：镍锂的阳离子混排使得循环稳定性差等问题。许多研究者针对该缺点进行包覆改性，常见的包覆物有金属氧化物，磷酸盐，快离子导体等等。常见的包覆方式为以镍钴铝酸锂通过液相沉积-固相烧结法在其表面包覆一层包覆物。

比如，CN106910881A公开了一种偏钛酸锂包覆镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，CN106711444A公开了一种原位包覆改性的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，均采用原位包覆，是将包覆溶液在普通加热条件下将其蒸干。但是，这样操作可能会使得包覆层不均匀，影响电化学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种包覆表面残锂量低，比容量和循环性能优异的钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料。

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种成本低，工艺简单，适宜于大工业生产的钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料，所述钴酸锂的质量百分含量为1～10wt%，钴酸锂形成厚度5～30nm的包覆层包覆在镍钴铝酸锂上；所述正极材料为粒径5～15μm的球形颗粒。

本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将水溶性表面活性剂溶于水中，加热，进行超声搅拌反应，得表面活性溶液；

（2）将氢氧化镍钴铝、可溶性钴盐和可溶性锂盐同时加入步骤（1）所得表面活性溶液中，加热，进行超声搅拌反应，得悬浊液；

（3）将步骤（2）所得悬浊液在超声搅拌下进行喷雾干燥，得钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的前驱体粉体；

（4）将步骤（3）所得钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的前驱体粉体置于管式炉中，在氧化性气氛下，进行两段烧结，得钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料。

优选地，步骤（1）中，所述水溶性表面活性剂与水的质量比为3～10:100。

优选地，步骤（1）中，所述水溶性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺等中的一种或几种。水溶性表面活性剂的加入可分散团聚的氢氧化镍钴铝固体颗粒，更有利于后续超声分散和喷雾干燥时钴盐和锂盐对氢氧化镍钴铝均匀的包裹。

优选地，步骤（1）、（2）中，所述加热的温度为30～70℃。