[发明专利]一种锰酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法

说明书

一种锰酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，所述材料中锰酸锂的质量百分含量为1～10wt%，锰酸锂形成厚度2～20nm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）将表面活性剂溶于水中，加热搅拌；（2）加入锰源，搅拌溶解后，再加入氢氧化镍钴铝，加热搅拌，蒸干；（3）在空气气氛中进行煅烧，冷却；（4）加入锂盐，在流动的氧化性气氛下，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，包覆层可稳定材料结构，有效抑制电解液与活性物质之间的副反应；本发明方法成本低，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，具体涉及一种锰酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有电压稳定、容量高、能量密度大、自放电少、循环寿命长、环境友好等优势，广泛应用于电动车、电动工具、手机、笔记本电脑等领域。从移动设备到电动车辆，随着储能系统应用的不断扩大，对高能量密度锂离子电池的需求也在增加，而锂离子电池中正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料，高能密度、长循环寿命和高安全性正极材料已成为世界各国研发和关注的热点。

富镍高容量型正极材料，例如LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂，由于该类材料具有高容量和价格低廉等优点，其在锂离子电池中的应用受到了广泛关注。该材料的结构中较高的Ni含量虽然可获得较高的比容量，但是，随着Ni含量的增加，材料表现出由于阳离子混排和表面反应，从而加速引起的衰减和热不稳定性，特别是在升高的温度下，该不良作用更加明显。针对以上缺点，很多研究人员通过使用表面包覆（金属氧化物，金属磷酸盐等）以提高其循环稳定性。

比如，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，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，均采用了原位包覆镍钴铝酸锂，是将包覆材料与锂源同时与前驱体混合，并且干燥后直接煅烧。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，提供一种利用表面阳离子混排形成稳定的支柱层来抑制表面反应，比容量和循环性能优异的锰酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料。

本发明进一步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锰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：一种锰酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料，所述锰酸锂的质量百分含量为1～10wt%，锰酸锂形成厚度2～20nm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。

优选地，所述锰酸锂为LiMn₂O₄、LiMnO₂、Li₂MnO₃或LiMn₃O₄等中的一种或几种。

本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锰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）将表面活性剂溶于水中，加热搅拌，得表面活性剂溶液；

（2）在步骤（1）所得表面活性剂溶液中加入锰源，搅拌溶解后，再加入氢氧化镍钴铝，加热搅拌，在油浴条件下搅拌蒸干，得锰源包覆的氢氧化镍钴铝前驱体；

（3）将步骤（2）所得锰源包覆的氢氧化镍钴铝前驱体在空气气氛中进行煅烧，自然冷却至室温，得氧化锰包覆的氧化镍钴铝前驱体；