[发明专利]一种低温熔融包覆锂离子电池正极材料的方法

说明书

一种低温熔融包覆锂离子电池正极材料的方法，属于锂离子电池正极材料制备技术领域。包括以下步骤：a)将锂离子电池正极材料、碱和金属无机盐混合均匀，得到混合粉体；b)将上步得到的混合粉体加热至碱与金属无机盐的混合物呈熔融状态，保温1～10min；c)上步处理后得到的物料自然冷却至室温后，洗涤，干燥；然后在400～700℃温度下热处理0.1～10h，自然冷却至室温。本发明采用低熔点熔融碱作为反应介质，其体系中富集氢氧根离子，与来源于无机盐的金属离子会快速沉淀并吸附在正极材料颗粒表面，节约了时间成本；且操作简单，成本低，无污染，副反应少，减少了正极材料的损耗，易实现大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料制备技术领域，具体涉及一种表面包覆改性锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有寿命长、电压高、能量密度高、无记忆效应等优点，已成为了移动电子产品电源的首选。正极材料是锂离子电池的技术瓶颈所在，商业化的正极材料从早期的钴酸锂已经逐渐扩展到磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰多元氧化物等。这些正极材料在应用时均存在一定的问题，如钴酸锂价格高，实际应用比容量只有理论比容量的一半，若工作电压高于4.2V，其晶体结构不稳定，电化学性能和安全性能变差；锰酸锂的比容量低，高温循环稳定性差；磷酸铁锂的充放电平台低，能量密度低；多元氧化物正极材料表面富含锂元素，对空气中的水分含量敏感，对其合成、储存、运输和应用均提出了较高的要求。

在电池工作时，裸露在电解液中的正极材料在极端条件下易与电解液发生反应，如活性材料中的金属元素溶解、电解液发生不可逆的氧化还原反应等，导致正极材料的容量降低，循环性能变差。而实际上，未经改性处理的正极材料很难满足商业使用的需求。目前报道较多的改性手段包括：掺杂和表面包覆。掺杂是在合成过程中加入特定的元素成分，进行混合共烧，旨在使掺杂元素进入正极材料体相，起到稳定晶格结构、大幅延缓正极材料晶格结构坍塌的作用。表面包覆是在正极材料的表面包覆一层介质，构建新的表面态，不仅有效隔绝电解液与正极活性材料的接触，而且阻止电解液与电极材料之间副反应的发生。

目前，表面包覆的方法主要有干法和湿法两类，其目的是尽可能使包覆物质在正极材料表面形成均匀完整、致密、性能稳定的包覆层。专利CN103390748B中报道了一种氧化铝包覆钴酸锂正极材料的方法，将钴酸锂与含铝化合物混合后，球磨得到均匀粉末，经热处理得到包覆有氧化铝的钴酸锂。专利CN101872859A中公开了一种水解—焙烧法包覆钴酸锂氧化物正极材料的方法，包覆后的材料比容量和循环稳定性均有一定的提升。总体而言，干法包覆操作工艺简单，但在其表面较难形成理想的包覆层；湿法包覆可以在表面形成较均匀的包覆层，包覆后电化学性能较好。但是，湿法包覆要求正极材料较长时间浸泡于水或者有机溶剂中，一方面，有些正极材料对水或有机溶剂很敏感，长时间的浸泡会影响材料性能；另一方面该包覆过程较为缓慢，耗时长，效率低，且长时间的加热、搅拌、球磨或者喷雾处理对设备要求比较高，成本增加较快。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种低温熔融包覆锂离子电池正极材料的方法。本发明包覆方法简单易行，成本低，对环境无污染，且包覆后的正极材料在高电压下具有良好的循环稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种低温熔融包覆锂离子电池正极材料的方法，包括以下步骤：

步骤1、将锂离子电池正极材料、碱和金属无机盐混合均匀，得到混合粉体；其中，所述锂离子电池正极材料、碱与金属无机盐的质量比为1：(1～6)：(0.01～0.1)；

步骤2、将步骤1得到的混合粉体加热至碱与金属无机盐的混合物呈熔融状态，保温1～10min；

步骤3、步骤2处理后得到的物料自然冷却至室温后，洗涤，干燥；然后在400～700℃温度下热处理0.1～10h，自然冷却至室温，取出，即可得到包覆有金属氧化物的锂离子电池正极材料。