[发明专利]一种低表面碱性的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低表面碱性的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，所述镍钴铝酸锂正极材料由金属磷酸氢盐与镍钴铝酸锂正极活性物质在氧气流中煅烧得到。本发明采用金属磷酸氢盐煅烧时分解成焦磷酸盐，提高反应物活性，促进其与镍钴铝酸锂正极活性物质的残余碱反应生成Li₃PO₄包覆层，相比于磷酸盐，磷酸氢盐的结构牢固性更低，晶格能更小，反应越容易，可显著降低煅烧温度，使得镍钴铝酸锂正极活性物质的干法包覆由现有技术中的高温固相反应(700℃)转变为中温固相反应(400～600℃)，大大降低反应难度，且工艺简单、成本低、生产效率高，有利于实现规模化工业生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种低表面碱性的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

高镍系的三元正极材料如镍钴铝酸锂正极材料具有能量密度高、成本低、对环境友好的优点，因此受到了人们的广泛关注，被认为是电动汽车用锂离子电池中非常具有前景的正极材料。但作为高镍系的镍钴铝酸锂(NCA)三元正极材料，它还存在一个比较严重的问题，即材料表面容易与空气中的水分和二氧化碳发生反应生成LiOH和Li₂CO₃等副产物，使得材料的表面结构发生恶化，并且，这些表面副产物一方面会阻碍Li⁺的扩散和界面的电荷传递反应，并加速LiPF₆基电解液中HF的生成，最终导致NCA材料电化学性能的下降。此外，这些残余碱使得NCA粉末在水溶液中的pH值很容易超过12，材料表面碱性的增强会对极片的制造工艺过程产生严重的影响。在NCA正极浆料制备过程中，PVDF溶解于NMP中，材料表面的碱性基团会攻击相邻的C-F、C-H键，PVDF很容易发生双分子消去反应，会在分子链上形成一部分的碳碳双键，当PVDF内双键增加时，其粘结力也会增加，这会导致浆料粘度增加，甚至形成凝胶状态。这些现象都容易导致极片制造过程出现品质不稳定，工艺一致性差等问题，形成凝胶浆料时，甚至使涂布过程无法进行。因此，NCA表面残余碱的问题限制了该材料在国内大规模的生产及应用。