[发明专利]一种钠基氧化剂包覆的镍钴铝酸锂材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钠基氧化剂包覆镍钴铝酸锂材料及其制备方法，该方法是在镍钴铝酸锂材料的表面包覆一层钠基氧化剂，该钠基氧化物为过氧化钠、铋酸钠、锑酸钠中的一种或几种，具有强氧化性，在烧结过程中该氧化剂部分向材料晶核中扩散，促进Ni²⁺的氧化，减少锂镍混排，部分在材料表面形成合适厚度的包覆层，阻止材料在充放电过程中被电解液的腐蚀，提高材料的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种钠基氧化剂包覆的镍钴铝酸锂材料及其制备方法。

背景技术

镍钴铝酸锂作为镍酸锂、钴酸锂、铝酸锂三者的类质同象固溶体，同时兼具了三者的高容量、廉价低毒、循环性能好、导电率高、热稳定性好、质量轻等优点，但由于镍含量较高，对水分较为敏感，表面易生成氢氧化锂、碳酸锂，使得材料表面碱性过高，一方面引起活性锂离子的损失，降低材料的充放电容量；另一方面表面的碱性物质易与电解液反应，使材料内部受到电解液的侵蚀，加剧材料内部结构的破坏，降低其循环稳定性。因此，需要对镍钴铝酸锂材料进行改性研究，而表面包覆是改善镍钴铝铝酸锂性能的有效途径之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钠基氧化剂包覆的镍钴铝酸锂材料及其制备方法，针对镍钴铝酸锂三元材料存在的结构不稳定、电化学循环性能较差等问题，本发明不仅可以提高镍钴铝酸锂三元材料的结构稳定性及电化学性能，而且能够改善材料制备过程中的加工性能，简化制备工艺，节约生产成本。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钠基氧化剂包覆的镍钴铝酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：原材料制备，将镍钴铝氢氧化物前驱体、添加剂与锂源混合均匀，置于高温设备中在氧气气氛下进行一次煅烧，得到镍钴铝酸锂三元材料；

步骤二：混合料制备，将钠基氧化剂与镍钴铝酸锂三元材料混合均匀得到混合料；

步骤三：改性材料制备，将混合料置于高温设备中进行二次煅烧，即得到钠基氧化剂包覆的镍钴铝酸锂材料。

进一步地，所述步骤一中镍钴铝氢氧化物前驱体中镍元素含量为其摩尔总量的70％-90％，钴元素含量为其摩尔总量的5％-20％，铝元素含量为其摩尔总量的0.5％-10％。

进一步地，所述添加剂为氧化物、氢氧化物、羟基氧化物、草酸盐，硝酸盐和碳酸盐中的至少一种，并且所述添加剂的阳离子为Na、B、Mg、Al、Si、Co、Ni、Ti、Zn、Cr、Zr、Fe、Ce、Mo、Y、V、Ga、Ge、Sc、Nb、Sn、Te、La和W中的至少一种元素的阳离子。

进一步地，所述锂源与镍钴铝氢氧化物前驱体的摩尔比为1:1-1.3:1；所述添加剂中阳离子元素含量为镍钴铝氢氧化物前驱体摩尔量的0.01％～5％。

进一步地，所述锂源为氢氧化锂和碳酸锂中的一种或两种。

进一步地，所述步骤一中一次煅烧为氧气气氛下两段煅烧，一段煅烧温度为480-700℃，保温时间2-10h，二段煅烧温度为650-800℃，保温时间4-15h。

进一步地，所述步骤二中钠基氧化剂为过氧化钠、铋酸钠和锑酸钠中的一种或几种任意比例的混合物。

进一步地，钠基氧化剂的用量为镍钴铝酸锂三元材料摩尔质量的0.01％-5％。

进一步地，所述步骤三中二次煅烧的温度为300-800℃，保温时间为2-24h。

一种钠基氧化剂包覆的镍钴铝酸锂材料，采用上述的方法制备得到。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：