[发明专利]氧化铝包覆三元正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了氧化铝包覆三元正极材料及其制备方法和应用。其中，制备氧化铝包覆三元正极材料的方法包括：(1)将三元正极材料与片状γ‑氧化铝进行混合搅拌处理，以便使所述片状γ‑氧化铝粘附在所述三元正极材料的至少部分表面，得到混合物料；(2)对所述混合物料进行第一烧结处理，得到所述氧化铝包覆三元正极材料。该方法采用片状γ‑氧化铝作为包覆剂，通过干法包覆在三元正极材料表面，可以获得均匀连续且致密的氧化铝包覆层，从而现在提高三元正极材料的电性能，且方法简单、无污染、成本低，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体而言，本发明涉及氧化铝包覆三元正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

高镍含量的镍钴锰三元材料具有高压实密度、高理论比容量、低价格等优点。然而，在充放电循环的过程中，高镍材料表面与电解液会发生不可逆反应，在颗粒表面发生氟化物的腐蚀和过渡金属离子的溶解，造成材料结构塌陷，循环性能恶化。为了提高电池的循环性能和倍率性能，一般采用表面包覆的方法隔离活性物质与电解液，稳定材料结构。

一般，镍钴锰三元材料可采用的表面包覆剂有Al₂O₃、ZrO₂、MgO、TiO₂、AlF₃等，Al₂O₃热处理后生成Li-Al-Co-O层，其可以抵御HF对活性材料的腐蚀，降低表面阻抗，被认为是最好的表面修饰剂。但是该表面包覆很难做到均匀连续，影响其性能的发挥。现有技术中，虽然可通过原子层沉积做到氧化铝的可控包覆，但是仪器昂贵，成本高，工艺繁琐，不利于生产。因而，现有的氧化铝包覆三元正极材料及其制备方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出氧化铝包覆三元正极材料及其制备方法和应用。其中，制备氧化铝包覆三元正极材料的方法采用片状γ-氧化铝作为包覆剂，通过干法包覆在三元正极材料表面，可以获得均匀连续且致密的氧化铝包覆层，从而现在提高三元正极材料的电性能，且方法简单、无污染、成本低，适合工业化生产。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备氧化铝包覆三元正极材料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将三元正极材料与片状γ-氧化铝进行混合搅拌处理，以便使所述片状γ-氧化铝粘附在所述三元正极材料的至少部分表面，得到混合物料；(2)对所述混合物料进行第一烧结处理，得到所述氧化铝包覆三元正极材料。

发明人发现，片状γ-氧化铝为尖晶石结构，具有多孔性，且分散度高，吸附性强。通过采用片状γ-氧化铝作为三元正极材料的包覆剂，可以在较低的包覆剂用量下，使三元正极材料颗粒获得均匀连续的氧化铝包覆层。同时，该方法通过干法机械混合的方式使片状γ-氧化铝粘附在三元正极材料表面，包覆层更为均匀连续，更利于包覆层性能的发挥。进一步地，通过烧结处理，即可在三元正极材料表面形成均匀连续且致密的氧化铝包覆层。由此，通过本发明的方法制备氧化铝包覆三元正极材料，可以显著提高三元正极材料的电性能，且该方法简单、无污染、成本低，适合工业化生产。

另外，根据本发明上述实施例的制备氧化铝包覆三元正极材料的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述三元正极材料具有如式(I)所示的组成，

LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂ (I)，

其中，0.5x≤0.8，0.1≤y≤0.2。

在本发明的一些实施例中，所述片状γ-氧化铝的厚度不大于50nm，片长为0.5～0.8μm。

在本发明的一些实施例中，所述混合搅拌处理中，搅拌桨桨叶外缘的线速度为30～40m/s，处理时间为10～30min。