[发明专利]一种包覆改性的高镍正极材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种包覆改性的高镍正极材料及其制备方法和用途，所述制备方法以尿素作为沉淀剂，将其加入高镍正极材料的分散液和铝源溶液的混合液中，50～55℃加热反应均匀沉淀，之后煅烧，得到所述包覆改性的高镍正极材料；本发明所述方法采用尿素作为沉淀剂，其在加热反应过程中均匀释放出OH^‑，进而在高镍正极材料表面实现氧化铝的均匀包覆，其所得包覆改性的高镍正极材料具有高的热稳定性，且循环寿命长、安全性好。

技术领域

本发明属于电池材料领域，涉及一种包覆改性的高镍正极材料及其制备方法和用途。

背景技术

动力电池对高能量密度的要求促进了高镍材料、富锂锰基材料、锂-硫电池、锂-空气电池等的开发，但受限于技术水平，目前应用较为广泛的是高镍材料，而高镍材料往往具有循环性差、热稳定性和安全性低等缺点，因其本身富镍，易发生阳离子混排，材料使用过程中过渡金属离子溶出较严重导致材料结构稳定性恶化并引发电池的一系列问题，如内阻增加、容量衰减过快等。

基于高镍材料本身的这些问题，可对材料进行改性包括掺杂和包覆，掺杂可以稳定材料的结构，表面包覆可以抑制材料在充放电过程中过渡金属元素的溶出，从而减少过渡金属在负极的沉积还原和对负极SEI膜的破坏，减少SEI膜修复对正极活性锂离子的消耗，改善正极材料表面特性，避免或者减少材料与电解液的直接接触，减少电解液与正极材料的副反应发生。常规材料合成工艺都是在高镍材料表面通过固相法或者液相法包覆一层无机盐、氧化物或者氟化物。

CN104638227A公开了一种锂离子电池正极材料的改性方法，该方法是以低熔点的铝盐或锆盐为碱处理剂，将碱处理剂与高pH值的锂离子电池正极材料混合均匀后，采用两段烧结工艺，得到最终产品。该方法有效的降低了残余锂和pH值，但由于是物理混合，很难保证包覆的均匀性；CN109950498A公开了一种具有均匀包覆层的高镍正极材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将高镍正极材料与锂源和纳米包覆材料固相混合均匀，过筛，得混合物；(2)将步骤(1)所述混合物置于匣钵中，在预热的马弗炉氧气气氛下进行高温烧结，冷却，破碎，过筛，得具有均匀包覆层的高镍正极材料，其采用固相物理混合的方法进行包覆，不易保证包覆的均匀性。CN109244407A公开了一种氧化镁、氧化铝共混包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，经过将氧化镁与氧化铝采用镁离子溶液与铝离子溶液共混的方式处理镍钴锰酸锂材料，使得能够形成氧化镁和氧化铝共同包覆的镍钴锰酸锂材料，提高了镍钴锰酸锂材料的循环稳定性，改善了镍钴锰酸锂正极材料的性能，但其包覆过程中使用过了醇类溶剂，大规模生产中涉及到醇原料的储存和使用，期间会存在安全隐患。

因此，开发一种长循环、高热稳定性、高安全的高镍正极材料的制备方法仍具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包覆改性的高镍正极材料及其制备方法和用途，所述制备方法以尿素作为沉淀剂，将其加入高镍正极材料的分散液和铝源溶液的混合液中，加热反应均匀沉淀，之后煅烧，得到所述包覆改性的高镍正极材料；本发明所述方法采用尿素作为沉淀剂，其在加热反应过程中均匀释放出OH^-，进而在高镍正极材料表面实现氧化铝的均匀包覆，其所得包覆改性的高镍正极材料具有高的热稳定性，且循环寿命长、安全性好。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种包覆改性的高镍正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将高镍正极材料的分散液和铝源溶液混合，得到混合液；

(2)在步骤(1)的混合液中加入尿素，加热反应；

(3)将步骤(2)中的固体产物进行煅烧，得到所述包覆改性的高镍正极材料。