[发明专利]一种连续包膜制备镍钴铝酸锂高镍三元锂电池材料的方法

说明书

本发明涉及一种连续包膜制备镍钴铝酸锂高镍三元锂电池材料的方法，属于锂离子电池技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种连续包膜制备镍钴铝酸锂高镍三元锂电池材料的方法。该方法通过双阶式螺杆挤出机来进行包覆，得到氧化铝连续包覆分散的高镍三元前驱颗粒。不但包覆均匀，而且在连续高剪切过程中进行包覆，通过异丙醇铝的计量和螺杆转速实现厚度可控的包覆，解决了目前包覆工艺难控制的缺陷。实现了连续稳定、可控制备高镍镍钴铝三元材料。该方法连续可控，表面分布均匀的氧化铝膜与活性材料连接牢固，有效抑制与电解液的副反应，从而使得由该方法制备得到的三元材料组成的电池，首次可逆比容量高，循环性能好。

技术领域

本发明涉及一种连续包膜制备镍钴铝酸锂高镍三元锂电池材料的方法，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池（即充电电池），它主要依靠锂离子（Li⁺）在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

和传统的蓄电池比较起来，锂离子电池不但能量更高，放电能力更强，循环寿命更长，因此，锂离子电池在电动汽车的应用具有广阔的前景。在锂离子电池中，正极材料是其最重要的组成部分，也是决定锂离子电池性能的关键。在同样的容量发挥的前提下，要提高电池的体积能量密度，就要提高电池活性物质单位体积的填充量。而层状三元材料NCA镍钴铝酸锂（Ni镍，Co钴，Al铝）是目前性能较好的三元正极材料。但NCA 容量衰减严重，特别是高镍时，循环稳定性较差。主要表现在结构容易变化、与电解质产生界面膜等影响使用。

表面包覆改性是目前改进NCA镍钴铝酸锂稳定性常用的技术手段。通过包覆改性，以抑制表面的副反应，改善表面结构的稳定性，从而减少循环过程中的容量衰减，提高热稳定性。

中国专利CN106910881A公开了偏钛酸锂包覆镍钴铝酸锂正极材料的制备方法。该偏钛酸锂包覆镍钴铝酸锂正极材料的制备方法为：将二氧化钛和镍钴铝酸锂粉体同时加入包覆装置中，经过充分分散、吸附和重组，得到固体粉末；将固体粉末放入马弗炉升温，在空气气氛下焙烧，然后自然降温至室温，得到偏钛酸锂包覆的镍钴铝酸锂。该发明采用偏钛酸锂对表面进行包覆，偏钛酸锂作为Li+的导体材料，能够更好地实现Li+的嵌入和脱出，提高材料的循环性能和倍率性能；同时采用偏钛酸锂包覆，以降低NCA对湿度敏感性，减少电极材料与有机电解液的直接接触，进一步改善NCA的结构稳定性，提高材料的安全性。

中国专利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。该方法包括：步骤1，将钛源溶于无水乙醇中，制备钛包覆液；步骤2，将Ni_0.80Co_0.15Al_0.05(OH)₂前驱体、锂源和络合剂加入上述钛包覆液中，并在60～80℃下加热搅拌得到溶胶；步骤3，将上述溶胶依次经干燥、研磨和过筛所得粉末混合材料置于电阻炉中在800～900℃下烧结10～20h，冷却后得到烧结料；步骤4，将上述烧结料破碎、过筛，得到表面包覆Li₄Ti₅O₁₂的镍钴铝酸锂正极材料。该发明制备的包覆材料为含锂化合物，以Li₄Ti₅O₁₂作为包覆层，可在不显著影响镍钴铝酸锂正极材料容量的前提下，大幅度提高其循环性能。