[发明专利]一种包覆磷酸钴锂的富镍三元材料的制备方法

说明书

本发明提供一种包覆磷酸钴锂的富镍三元材料的制备方法，包含以下步骤：（1）富镍三元材料表面包覆氢氧化钴；（2）高温处理：将氢氧化锂、磷酸盐、步骤（1）得到的粉末混合均匀，在惰性气氛中进行焙烧，冷却后粉碎，得到包覆磷酸钴锂的富镍三元材料粉末。本发明提供的制备方法，烧结温度低，不会对富镍三元材料的性能造成破坏，包覆后的富镍三元材料对空气中的水和二氧化碳稳定，大大提高了材料的加工性能，制备出的富镍三元材料循环性能得到提高，pH值和残余锂含量降低。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种包覆磷酸钴锂的富镍三元材料的制备方法。

背景技术

目前锂离子电池正极材料应用最广泛的是镍钴锰酸锂三元层状化合物，即三元材料。随着各种电子产品的不断更新发展，人们对锂离子电池的要求也越来越高：续航时间、使用寿命更长，尺寸更小，重量更轻等。富镍三元材料由于容量较高得到了广泛的应用。但富镍三元材料表面活性较高，导致加工性能较差。针对富镍三元材料的这一问题，目前主要的解决方法是对材料进行包覆。

目前，用于包覆的材料主要有氧化铝等，用以防止富镍三元材料和空气中的水和二氧化碳反应，以及在电池中和电解液锂的HF反应，提高材料加工性能和电池中的循环性能。但氧化铝等的问题是，由于其并不是电池材料，没有容量，将导致包覆后的材料容量降低、倍率变差、材料极化大等问题。

磷酸钴锂也是一种正极材料，但其电压范围较高，属于高电压材料，电压范围3.0-5.1V，电压平台4.8V（vs Li/Li⁺），远远高于三元材料的电压范围3.0-4.2V。所以在三元材料的工作电压范围，磷酸钴锂可以保持稳定。将磷酸钴锂包覆于富镍三元材料表面，可以在不降低材料容量的前提下，大大提高其加工性能和循环性能。

但是，在一种正极材料表面包覆另一种正极材料存在一定的问题：两种材料的烧结温度和烧结气氛往往不同，烧结温度可能相差几百度，烧结气氛可能一种是氧气气氛另一种是氮气气氛，导致前驱体包覆的方法可行性很低，所以常常选用溶胶凝胶法或机械包覆（如球磨、融合机研磨等）。溶胶凝胶法的问题是成本较高；球磨法的问题是均匀性无法保证，且会破坏被包覆材料的粒度和形貌，生成大量破碎颗粒，导致材料性能降低；融合机械研磨产量较小且对包覆物质的粒度要求较严格，成本较高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种包覆磷酸钴锂的富镍三元材料的制备方法，制备出的富镍三元材料加工性能和循环性能都得到提高，残余锂含量低。

一种包覆磷酸钴锂的富镍三元材料的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：

（1）富镍三元材料表面包覆氢氧化钴：

（1a）将硫酸钴（CoSO₄·7H₂O）溶于纯水配制成0.05-0.5mol/L硫酸钴盐溶液；

（1b）将氢氧化钠、氨水溶于纯水，配置成混合碱溶液；

（1c）在氮气氛围中，将按照物料比2kg:5L将富镍三元材料和纯水加入反应釜，搅拌，然后加入步骤（1a）得到的硫酸钴盐溶液和步骤（1b）得到的混合碱溶液，使反应体系的pH为9-12，反应温度40-60℃，反应2h，过滤，滤饼备用；

（1d）将步骤（1c）得到的滤饼用水洗涤3-5次，然后烘干，得到包覆氢氧化钴的富镍三元材料粉末；

（2）高温处理：将氢氧化锂、磷酸盐、步骤（1d）得到的粉末混合均匀，在惰性气氛中进行焙烧，冷却后粉碎，得到包覆磷酸钴锂的富镍三元材料粉末。

优选地，步骤（2）得到的包覆磷酸钴锂的富镍三元材料粉末中，磷酸钴锂的质量分数为0.2-2%。