[发明专利]一种金属氧化物包覆长循环镍锰酸锂电极材料的制备方法

说明书

本发明提出一种金属氧化物包覆长循环镍锰酸锂电极材料的制备方法，属于锂离子电池技术领域，解决了镍锰酸锂正极材料充电至高电压时与电解液发生界面副反应，导致循环性能差的问题。该方法预先通过金属化合物和有机聚合物溶于去离子水，而后与镍锰酸锂材料混合搅拌，充分作用后升温干燥，再经高温煅烧制得金属氧化物包覆镍锰酸锂材料。该方法简单易行，成本低，适合工业化大规模生产，不仅为镍锰酸锂电极材料的包覆改性提供了新的策略，而且可以用于其它电极材料的表面改性。

技术领域

本发明涉及电池电极材料技术领域，尤其涉及一种金属氧化物包覆长循环镍锰酸锂电极材料的制备方法。

背景技术

随着能源紧缺、环境污染和气候变化等问题的日益严重，新能源的研究成为近年来的热点。锂离子电池由于具有高能量密度，长循环寿命和低成本等优势而广泛应用于储能系统、电动汽车、消费电子产品等领域。尖晶石结构的镍锰酸锂由于具有高达4.7V的电压平台，超高的能量密度(650Wh/kg),原料丰富且环境友好等优点，从而成为动力锂离子电池首选的正极材料之一。循环寿命对于动力离子电池而言，意味着电池所能工作的时间，是衡量电池质量的关键指标。然而，在高电压下，镍锰酸锂易于电解液发生副反应，使电解液发生分解、电解液中HF与镍锰酸锂发生反应、过渡金属离子溶解，从而导致容量衰减，影响循环性能。此外，在高温下，镍锰酸锂与电解液的副反应更为严重，严重影响其循环性能。

研究发现，在正极材料表面包覆一层其他材料，如金属氧化物、磷酸盐、氟化物等可以阻碍正极材料与电解液的直接接触，减少有害的界面反应。因此，许多研究者对镍锰酸锂正极材料进行了氧化物包覆改性，现有技术对镍锰酸锂的性能虽有提升，但仍有不足：1高温下循环性能提升不大；2循环稳定性增加但整体放电容量下降较大；3流程复杂繁琐，成本高，不利于工业化大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提出一种金属氧化物包覆长循环镍锰酸锂电极材料的制备方法，以解决在高电压下，镍锰酸锂正极材料与电解液发生界面副反应，导致较差循环性能的技术问题。

为达到上述目的，本发明提出一种金属氧化物包覆长循环镍锰酸锂电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将镍锰酸锂材料溶于去离子水中配制成溶液A；

步骤2：将金属化合物和有机聚合物溶于去离子水中配制成溶液B；

步骤3：将所述溶液B逐滴加入所述溶液A中得到溶液C；

步骤4：将所述溶液C在恒温T1下搅拌混匀，升温至恒温T2蒸干至凝胶状，干燥得到混合物；

步骤5：将步骤4得到的混合物研磨均匀后，在特定气氛中进行高温煅烧，降至室温后研磨过筛，得到表面包覆金属氧化物的镍锰酸锂材料。

优选的，在步骤2中，所述金属化合物为钙、镁、钡的碳酸氢盐，镁、铝、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、镧、铜的硝酸盐和钙、镧的乙酸盐中的一种。

优选的，在步骤2中，所述金属化合物与镍锰酸锂的质量比为0.01-0.05:1。

优选的，在步骤2中，所述有机聚合物为聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种。

优选的，在步骤2中，所述有机聚合物与镍锰酸锂的质量比为1:4。

优选的，在步骤4中，所述恒温T1为20—50℃，恒温T2为80-90℃。

优选的，在步骤4中，所述溶液C蒸干至凝胶状后，在110℃的环境下干燥12h得到所述混合物。

优选的，在步骤5中，所述特定气氛为空气、氧气、二氧化碳、氮气、氩气和氢氩混合气中的一种。

优选的，在步骤3中，所述高温煅烧为以特定速率升温至煅烧温度300—1000℃后，在该温度下保温3—8小时。