低熔点玻璃相包覆正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种低熔点玻璃相包覆正极材料的制备方法，包括：将低熔点玻璃粉在第一指定温度、第一指定时间进行真空干燥，得到干燥低温玻璃粉；将正极材料与低熔点玻璃粉按照指定质量比进行固相机械混料后，在第二指定温度、第二指定时间进行烧结，得到烧结产物；将烧结产物进行机械破碎后，过筛除杂质，得到低熔点玻璃相包覆正极材料。通过利用低熔点玻璃相熔融状态下良好的流动性，在正极材料表面形成更加均匀的包覆层；同时，低熔点玻璃相与正极材料表面的残余锂反应，降低正极材料表面残余锂，实现在保证正极材料容量发挥与动力学基础上，改善正极材料高温与循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
低熔点玻璃相包覆正极材料及其制备方法
本专利技术涉及到电池
，特别是涉及到低熔点玻璃相包覆正极材料及其制备方法。
技术介绍
三元材料为一种层状结构的过渡金属氧化物，随着充放电不断进行脱嵌锂，正极材料界面会出现不可逆的相结构转变引发层状结构破坏，进而导致过渡金属溶出、正极界面副产物堆积，进而引发功率与容量衰减。包覆是针对正极材料表面常见的改性方法，传统的固相法包覆，其包覆物质一般为50nm左右的金属氧化物与碳酸盐或金属氯化盐等。该类物质熔点高，结晶度较高，包覆效果受包覆物质颗粒度与固相分散效果影响较大。传统固相法包覆，很难在正极表面形成均匀的覆盖与包覆层。另一方面，晶相的氧化物如：Al2O3、ZrO2、TiO2本身晶体结构不具有离子输运性，锂离子传输需要在晶界中进行。最终导致对正极材料的容量与动力学性能产生负面影响。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一种实现保证正极材料容量发挥与维持其充放电动力学基础上，改善高温产气与循环寿命的低熔点玻璃相包覆正极材料及其制备方法。本专利技术提出一种低熔点玻璃相包覆正极材料的制备方法，包括：将低熔点玻璃粉在第一指定温度、第一指定时间进行真空干燥，得到干燥低熔点玻璃粉；将正极材料与低熔点玻璃粉按照指定质量比进行固相机械混料后，在第二指定温度、第二指定时间进行烧结，得到烧结产物；将烧结产物进行机械破碎后，过筛除杂质，得到低熔点玻璃相包覆正极材料。进一步地，低熔点玻璃粉包括硼酸盐系、磷酸盐系和钨钼磷酸盐系中的一种或几种；第二指定温度包括250～550℃。进一步地，硼酸盐系包括L2O-Al2O3-B2O3、SiO2-Al2O3-B2O3和L2O-Al2O3-SiO2-B2O3中的一种或几种，其中，L包括Li、K和Na中的一种或几种；第二指定温度包括300～450℃。进一步地，磷酸盐系包括ZnO-B2O3-P2O5、B2O3-BaO-P2O5、ZnO-SnO-P2O5、Na2O-CuO-P2O5和SnO-P2O5中的一种或几种；第二指定温度包括450～550℃。进一步地，钨钼磷酸盐系包括Na2O-MO3-P2O5，其中，M包括Mo和/或W；第二指定温度包括250～400℃。进一步地，正极材料包括镍钴锰三元材料/或钴酸锂。进一步地，第一指定温度包括80～100℃；第一指定时间包括2～4h。进一步地，指定质量比包括100:(0.01～0.1)。进一步地，第二指定时间包括6～8h。本专利技术还提供一种低熔点玻璃相包覆锂电池正极材料，采用权利要求1-9任一项低熔点玻璃相包覆正极材料的制备方法制得。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于，利用低熔点玻璃相熔点低，热膨胀系数大，包覆物质在熔融状态下具有良好的流动性，能在正极颗粒表面形成较均匀的覆盖效果；低熔点玻璃相成分含硼酸盐、磷酸盐，在熔融状态下与正极材料表面残余锂反应，降低正极材料表面残余锂；玻璃相比晶相，结构具有明显的各向同性，不存在明显的晶界，更利于锂离子的迁移与运输；最终，实现在保证正极材料容量发挥与动力学基础上，改善高温产气与循环寿命。附图说明图1本专利技术一实施例低熔点玻璃相包覆正极材料的制备步骤示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参照图1，本专利技术低熔点玻璃相包覆正极材料的制备方法，包括，S1，将低熔点玻璃粉在第一指定温度、第一指定时间进行真空干燥，得到干燥低熔点玻璃粉。低温熔点玻璃粉包括硼酸盐系、磷酸盐系、钨钼磷酸盐系中一种或几种；第一指定温度包括80～100℃；第一指定时间包括2～4h。本实施例硼酸盐系、磷酸盐系和钨钼磷酸盐系在熔融状态下具有良好的流动性。能在正极颗粒表面形成均匀的覆盖层，同时与正极材料表面的残余锂反应，降低正极材料表面残余锂。S2，将正极材料与干燥低熔点玻璃粉按照指定质量比进行固相机械混料后，在第二指定温度、第二指定时间进行烧结，得到烧结产物。正极材料包括镍钴锰三元材料和/或钴酸锂，优选为镍钴锰三元材料；指定质量比包括100：(0.01～0.1)；第二指定温度包括250～550℃；第二指定时间包括6～8h。在本专利技术一实施例中，硼酸盐系包括L2O-Al2O3-B2O3、SiO2-Al2O3-B2O3和L2O-Al2O3-SiO2-B2O3中一种或几种，其中，L包括Li、K和Na中的一种或几种；第二指定温度包括300～450℃。在本专利技术一实施例中，磷酸盐系包括ZnO-B2O3-P2O5、B2O3-BaO-P2O5、ZnO-SnO-P2O5、Na2O-CuO-P2O5和SnO-P2O5中一种或几种；第二指定温度包括450～550℃。在本专利技术一实施例中，钨钼磷酸盐系包括Na2O-MO3-P2O5，其中，M包括Mo和/或W；第二指定温度包括250～400℃。本实施例采用高温烧结，使固体颗粒相互键联，气孔和晶界减少，密度增大，增强电化学性能；同时高温烧结使得材料中的金属杂质氧化，提高正极材料安全性。S3，将烧结产物进行机械破碎后，过筛除杂质，得到低熔点玻璃相包覆正极材料。机械破碎包括破碎机破碎，除杂质包括通过粉末运输管道中的永磁铁与电磁铁振动筛将材料中的磁性杂质除去。本实施例通过去除材料中的磁性杂质，减少杂质对材料的不利影响，提高材料的安全性。本实施例的低熔点玻璃相包覆正极材料的制备过程包括：将硼酸盐系低熔点玻璃粉或磷酸盐系低熔点玻璃粉或钨钼磷酸盐系低熔点玻璃粉在80～100℃进行真空干燥2～4h，得到干燥硼酸盐系低熔点玻璃粉或干燥磷酸盐系低熔点玻璃粉或干燥钨钼磷酸盐系低熔点玻璃粉；将镍钴锰或钴酸锂：干燥低熔点玻璃粉质量比为100：(0.01～0.1)进行机械混料后，在250～550℃进行烧结6～8h，得到烧结产物；将烧结产物通过破碎机破碎后，通过粉末运输管道中的永磁铁与电磁铁振动筛将材料中的磁性物质除去，得到低熔点玻璃相包覆正极材料。实施例1将Li2O-Al2O3-B2O3在80℃进行真空干燥4h，得到干燥Li2O-Al2O3-B2O3，将镍钴锰：干燥Li2O-Al2O3-B2O3的质量比为100:0.01进行机械混料后，在300℃进行烧结8h，得到烧结产物；将烧结产物过破碎机破碎后，通过粉末运输管道中的永磁铁与电磁铁振动筛将材料中的磁性物质除去，得到低熔点玻璃相包覆正极材料A。实施例2将SiO2-Al2O3-B2O3在90℃进行真空干燥3h，得到干燥SiO2-Al2O3-B2O3，将镍钴锰：干燥SiO2-Al2O3-B2O3的质量比为100:0.05进行机械混料后，在375℃进行烧结7h，得到烧结产物；将烧结产物过破碎机破碎后，通过粉末运输管道中的永磁铁与电磁铁振动筛将材料中的磁性物质除去，得到低熔点玻璃相包覆正极材料B。实施例3将K2O-Al2O3-SiO2-B2O3在100℃进行真空干燥2h，得到干燥K2O-Al2O3-SiO2-B2O3，将钴酸锂：干燥K2O-Al2O3-SiO2-B2O3的质量比为100:0.1进行机械混料后，在450℃进行烧结6h，得到烧结产物；将烧结产物过破碎机破碎后，通过粉末运输管道中的永磁铁与电磁铁振动筛将材料中的磁性物质除去，得到低熔点玻璃相包覆正极材料C。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低熔点玻璃相包覆正极材料的制备方法，其特征在于，包括，将低熔点玻璃粉在第一指定温度、第一指定时间进行真空干燥，得到干燥低温玻璃粉；将正极材料与所述干燥低熔点玻璃粉按照指定质量比进行固相机械混料后，在第二指定温度、第二指定时间进行烧结，得到烧结产物；将所述烧结产物进行机械破碎后，过筛除杂质，得到低熔点玻璃相包覆正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种低熔点玻璃相包覆正极材料的制备方法，其特征在于，包括，将低熔点玻璃粉在第一指定温度、第一指定时间进行真空干燥，得到干燥低温玻璃粉；将正极材料与所述干燥低熔点玻璃粉按照指定质量比进行固相机械混料后，在第二指定温度、第二指定时间进行烧结，得到烧结产物；将所述烧结产物进行机械破碎后，过筛除杂质，得到低熔点玻璃相包覆正极材料。2.根据权利要求1所述低熔点玻璃相包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述低熔点玻璃粉包括硼酸盐系、磷酸盐系和钨钼磷酸盐系中的一种或几种；所述第二指定温度包括250～550℃。3.根据权利要求2所述低熔点玻璃相包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述硼酸盐系包括L2O-Al2O3-B2O3、SiO2-Al2O3-B2O3和L2O-Al2O3-SiO2-B2O3中的一种或几种，其中，L包括Li、K和Na中的一种或几种；所述第二指定温度包括300～450℃。4.根据权利要求2所述低熔点玻璃相包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸盐系包括ZnO-B2O3-P2O5、B2O3-B...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鲲，张耀，陈巍，王明旺，
申请(专利权)人：欣旺达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44