[发明专利]一种包覆型镍掺杂锂锰铝钴正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种包覆型镍掺杂锂锰铝钴正极材料的制备方法，该镍掺杂锂锰铝钴正极材料的化学式为LiMn_{1‑x‑y‑zAlxCoyNizO2‑aFa}，其中x=0.27‑0.3，y=0.2‑0.25，z=0.04‑0.07，a=0.03‑0.05，该方法包括如下步骤：（1）制备镍掺杂锂锰铝钴。（2）制备正极活性材料包覆液。（3）包覆。方法制备的正极材料，具有较好的导电性和循环性能，具有较高的比容量和较长的使用寿命。

主权项

1.一种包覆型镍掺杂锂锰铝钴正极材料的制备方法，所述镍掺杂锂锰铝钴正极材料的化学式为LiMn_{1‑x‑y‑z}Al_xCo_yNi_zO_2‑aF_a，其中x=0.27‑0.3，y=0.2‑0.25，z=0.04‑0.07，a=0.03‑0.05，所述方法包括如下步骤：（1）制备镍掺杂锂锰铝钴按Mn∶Al∶Co：Ni＝1‑x‑y‑z∶x∶y：z的摩尔比，将氯化锰、氯化铝、硝酸钴和硝酸镍溶于热水中制成金属离子混合溶液，混合液中四种金属离子的总浓度为2‑3mol/L，配制质量分数为25‑35％的KOH溶液和15‑20％的氨水溶液，将双氧水溶于3‑5mol/L的NaOH溶液中，配制含0.5‑1mol/L H₂O₂的NaOH溶液；以去离子水为底液，温度升至60‑70℃，开启搅拌，控制搅拌转速在100‑150r/min，加入氨水，调节底液PH值，PH控制在10‑11，用恒流泵将上述金属离子混合溶液、氨水溶液和KOH溶液并行加入高速搅拌的反应釜中，调节反应溶液的pH为12‑14，调节温度为60‑70℃，碱度维持在25‑35g/L，陈化时间为20‑24h；待陈化后，在搅拌的条件下加入含H₂O₂的NaOH溶液，控制反应溶液的pH为10‑11，调整合成反应温度为45‑60℃，碱度维持在20‑30g/L，陈化时间为10‑12h，反应结束后经洗涤、抽滤后在80‑90℃下干燥3‑4h，得到前躯体Mn_{1‑x‑y‑z}Al_xCo_yNi_zOOH；按前躯体Mn_{1‑x‑y‑z}Al_xCo_yNi_zOOH、草酸锂、氟化锂按摩尔比1‑a：1：a称取，分别在研钵中磨细后混合均匀，再加入适量水和乙二醇，继续研磨，直至混合物呈均匀细腻的泥糊状；将泥糊状混合物于120‑150℃烘10‑15h，然后在500‑600℃预烧6‑8h后冷却研磨，再在900‑1000℃下煅烧15‑18h，得到镍掺杂锂锰铝钴；（2）制备正极活性材料包覆液在醇类溶剂中加入磷酸酯类化合物，得到磷酸酯溶液；在所述磷酸酯溶液中加入铝盐，所述铝盐溶于所述醇类溶剂，并与所述磷酸酯类化合物反应得到均相的澄清溶液，反应温度为40‑80℃，反应时间为2‑5小时；加入酸度调节剂调节均相的澄清溶液的pH值至6‑7，酸度调节剂为氨水、碳酸氢铵、碳酸铵、醋酸铵、吡啶及三乙胺中的一种以上，所述酸度调节剂总的加入量按照N:Al摩尔比为1:1‑6:1称取得到所述正极活性材料包覆液；（3）包覆将所述镍掺杂锂锰铝钴与所述正极活性材料包覆液混合均匀，得到一固液混合物；以及将所述固液混合物干燥并烧结，所述干燥可为常温自然晾干或加热烘干，只要去除所述混合物中的溶剂即可，所述加热烘干的温度为60‑100℃，所述烧结在空气中进行，使包覆前驱物中的有机基团去除，生成包覆层，所述烧结温度为450‑750℃，烧结时间为5‑8小时，得到正极复合材料，所述正极复合材料包括正极活性材料及包覆在所述正极活性材料表面的包覆层；所述醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇及异丙醇中的一种以上的溶剂，所述磷酸酯类化合物通式为A_nP(O)(OH)_m，其中A为与所述醇类溶剂分子对应的碳氧基团，即甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基及异丙氧基中的至少一种，n=1‑3，m=0‑2，m+n=3；磷酸酯类化合物与醇类溶剂的质量比为1:5‑1:25；铝盐为氯化铝、硝酸铝、异丙醇铝及乳酸铝中的一种以上，铝盐总的加入量与醇类溶剂质量比为1:10‑1:20。