[发明专利]一种制备镍钴铝酸锂正极材料的方法及用该方法制备的镍钴铝酸锂

说明书

本发明提供了一种制备锂离子电池正极材料镍钴铝酸锂的方法。该方法通过在NiaCo_bAl_1‑a‑b(OH)₂和氢氧化锂中加入粘结剂和钨酸铵，用造粒机制成造粒料再进行烧结，使得物料在烧结前变为相互之间有空隙的小颗粒，使其在烧结过程中Ni²⁺更好的氧化为Ni³⁺，提高了镍钴铝酸锂的比容量。且加入的钨酸铵在烧结过程中在镍钴铝酸锂的表面形成导电良好的含钨化合物包覆层，降低了镍钴铝酸锂的相面阻抗，并有效抑制镍钴铝酸锂与电池电解液之间的副反应，解决了镍钴铝酸锂在电池充电过程中Ni³⁺被氧化为Ni⁴⁺而造成的电解液氧化分解的问题，提高了材料的稳定性，改善了循环性能。本发明还提供了使用该方法制备的包覆含钨化合物的锂离子电池正极材料镍钴铝酸锂，其比容量高、循环性能好。

技术领域

本发明涉及一种制备锂离子电池正极材料镍钴铝酸锂的方法，还涉及使用该方法制备的锂离子电池正极材料镍钴铝酸锂。

背景技术

锂离子电池作为一种新兴的绿色环保电池，其具有较高的能量密度，循环性能好，使用寿命长，自放电率低，无记忆效应，高低温适应性强等优点，广泛应用于数码产品，电动自行车，电动汽车等领域，尤其是电动汽车领域。随着这些新能源产品的快速发展，对锂离子电池的性能要求也越来越高。影响锂离子电池性能的关键材料主要有正极材料、负极材料、电解液、隔膜等，其中正极材料在锂离子电池中起着至关重要的作用。目前市面上的正极材料主要有钴酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂，镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂等。但是这几种正极材料均存在各自的缺陷。现有的三元材料镍钴铝酸锂，由于其在制备过程中前驱体氢氧化镍钴铝与锂盐混合后，混合物粉体质密，粉体内部颗粒间空隙小，导致前驱体与锂源在烧结过程中物料与氧气不能充分接触，Ni²⁺不能全部氧化为Ni³⁺，致使制备的镍钴铝酸锂的比容量低；并且，当镍钴铝酸锂材料电池充电深度达到一定程度时，Ni³⁺被氧化为Ni⁴⁺，而Ni⁴⁺氧化性特别强，容易氧化分解电解液，放出热量和气体，造成容量损失，循环性能下降。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种制备镍钴铝酸锂正极材料的方法，包括以下步骤：

步骤一、将镍钴铝酸锂前驱体Ni_aCo_bAl_1-a-b(OH)₂和LiOH按摩尔比为1：0.9混合，得到粉体A；

步骤二、将质量为镍钴铝酸锂前驱体质量0.2～0.3倍的粘结剂与去离子水混合，并加入钨酸铵，配成粘结剂溶液B；

步骤三、先将步骤一所得粉体A投入造粒机中进行第一次混合；然后，将步骤二所得粘结剂溶液B加入到上述第一次混合物中，在造粒机中进行第二次混合，造粒，得到造粒料D；

步骤四、将造粒料D在700～800℃氧气气氛中烧结10～15小时，得到包覆有含钨化合物的镍钴铝酸锂。