改性正极活性材料的制备方法技术

本申请提供一种改性正极活性材料的制备方法。所述改性正极活性材料的制备方法包括步骤：将正极活性材料基体溶于醇溶剂中制备成正极活性材料基体悬浮液；将醇溶性铝盐溶于醇溶剂中制备成醇溶性铝盐溶液；将醇溶性含磷化合物溶于醇溶剂中制备成醇溶性含磷化合物溶液；将醇溶性铝盐溶液与醇溶性含磷化合物溶液混合，加热使其反应，反应结束后获得含磷酸铝的液相包覆液；将正极活性材料基体悬浮液与含磷酸铝的液相包覆液混合并搅拌，搅拌结束后进行抽滤，取抽滤后的滤饼干燥、焙烧，获得表面包覆磷酸铝层的改性正极活性材料。通过此方法获得的改性正极活性材料能够提高电化学储能装置的高温存储性能和循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
改性正极活性材料的制备方法
本申请涉及储能装置领域，尤其涉及一种改性正极活性材料的制备方法。
技术介绍
随着电动汽车的发展和普及，大家对其电池的要求也越来越严格，比如要求电池必须要拥有高能量密度、长循环性能以及高安全稳定性能。锂离子二次电池相对于其它种类的电池来说，其较高能量密度优势使其在市场上占据主流地位。随着国家对电动汽车补贴政策的变化，使用更高能量密度的锂离子二次电池的需求更加迫切，这使得采用高镍正极活性材料成为锂离子二次电池目前和将来发展及应用的最佳选择。为了满足产品对锂离子二次电池高能量密度的需求而提高锂离子二次电池电压或采用高镍正极活性材料时，锂离子二次电池的安全性能就存在疑虑。例如，使用高镍正极活性材料时，由于镍含量的提高，为了维持电荷平衡，稳定态的Ni2+转变成不稳定态的Ni3+的数量将增多，这使得高镍正极活性材料和电解液发生大量的副反应，产生气体，导致锂离子二次电池膨胀。这不仅会导致锂离子二次电池损坏，影响其使用寿命，同时也会导致使用该锂离子二次电池的设备的损坏，严重的时候由于锂离子二次电池膨胀变形导致锂离子二次电池内部发生短路，或是锂离子二次电池外包装胀破导致可燃性的电解液泄露，有引起火灾等安全事故的风险。基于上述同样的原因(稳定态的Ni2+转变成不稳定态的Ni3+的数量增多)会使高镍正极活性材料结构的稳定性变差，材料由层状结构相变形成岩盐相NiO，影响锂离子二次电池的容量和循环性能。因此需要有效的技术提高正极活性材料表面的稳定性、改善锂离子二次电池的产气。目前，正极活性材料生产商通过使用纳米化合物，将例如氧化铝、氧化锆、氧化镁、二氧化钛、磷酸铝等纳米化合物与正极活性材料固相混合后二次烧结形成包覆层以稳定正极活性材料的表面，减少正极活性材料表面和电解液的直接接触，一定程度上减少了表面副反应的发生，改善锂离子二次电池的产气并提高循环性能。但是由于此种方法不能将包覆层均匀地包覆在正极活性材料表面，只能在一定程度上起到对正极活性材料的保护作用，因此如何实现均匀包覆一直是业界共同努力的方向。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本申请的一目的在于提供一种改性正极活性材料的制备方法，其可以在正极活性材料基体的表面均匀连续且致密地包覆磷酸铝层，有效隔绝正极活性材料基体与电解液的直接接触，减少正极活性材料基体与电解液之间的副反应，降低电化学储能装置的产气量，提高电化学储能装置的高温存储性能。本申请的另一目的在于提供一种改性正极活性材料的制备方法，通过其获得的改性正极活性材料具有良好的结构稳定性，可以有效地提高电化学储能装置的循环稳定性。为了达到上述目的，本申请提供了一种改性正极活性材料的制备方法，其包括步骤：将正极活性材料基体溶于醇溶剂中制备成正极活性材料基体悬浮液；将醇溶性铝盐溶于醇溶剂中制备成醇溶性铝盐溶液；将醇溶性含磷化合物溶于醇溶剂中制备成醇溶性含磷化合物溶液；将醇溶性铝盐溶液与醇溶性含磷化合物溶液混合，加热使其反应，反应结束后获得含磷酸铝的液相包覆液；将正极活性材料基体悬浮液与含磷酸铝的液相包覆液混合并搅拌，搅拌结束后进行抽滤，取抽滤后的滤饼干燥、焙烧，即在正极活性材料基体的表面均匀包覆磷酸铝层，完成改性正极活性材料的制备。相对于现有技术，本申请的有益效果为：本申请的改性正极活性材料的制备方法可以在正极活性材料基体的表面均匀连续且致密地包覆磷酸铝层，可有效隔绝正极活性材料基体与电解液的直接接触，减少正极活性材料基体与电解液之间的副反应，降低电化学储能装置的产气量，提高电化学储能装置的高温存储性能；同时获得的改性正极活性材料具有良好的结构稳定性，可以有效地提高电化学储能装置的循环稳定性。附图说明图1为对比例1的未经过包覆改性处理的正极活性材料的SEM图。图2为对比例4采用固相混和包覆得到的改性正极活性材料的SEM图。图3为实施例1采用液相包覆的方法得到的改性正极活性材料的SEM图。图4为实施例1、对比例1、对比例4的循环性能曲线。图5为实施例1、对比例1、对比例4的体积膨胀率曲线。具体实施方式下面详细说明根据本申请的改性正极活性材料的制备方法。首先说明根据本申请第一方面的改性正极活性材料的制备方法。根据本申请第一方面所述的改性正极活性材料的制备方法，包括步骤：将正极活性材料基体溶于醇溶剂中制备成正极活性材料基体悬浮液；将醇溶性铝盐溶于醇溶剂中制备成醇溶性铝盐溶液；将醇溶性含磷化合物溶于醇溶剂中制备成醇溶性含磷化合物溶液；将醇溶性铝盐溶液与醇溶性含磷化合物溶液混合，加热使其反应，反应结束后获得含磷酸铝的液相包覆液；将正极活性材料基体悬浮液与含磷酸铝的液相包覆液混合并搅拌，搅拌结束后进行抽滤，取抽滤后的滤饼干燥、焙烧，即在正极活性材料基体的表面均匀包覆磷酸铝层，完成改性正极活性材料的制备。在根据本申请第一方面所述的改性正极活性材料的制备方法中，在醇溶性含磷化合物溶液中，醇溶性含磷化合物溶于醇溶剂中后会与醇溶剂发生酯化反应生成链状的磷酸酯，当醇溶性铝盐加入后，醇溶性铝盐与链状的磷酸酯发生反应，形成含磷酸铝的液相包覆液，所述含磷酸铝的液相包覆液均一且稳定，当加入正极活性材料基体后，经搅拌液相包覆液中的磷酸铝可充分地对正极活性基体中的二次颗粒进行包覆，然后经过抽滤、干燥、焙烧，可得到在表面均匀连续且致密地包覆磷酸铝层的改性正极活性材料。采用本申请的改性正极活性材料的制备方法得到的改性正极活性材料可以在正极活性材料基体的二次颗粒表面形成均匀包覆的磷酸铝层，这种均匀连续且致密的磷酸铝层，能有效隔绝正极活性材料基体与电解液的直接接触，减少正极活性材料基体与电解液之间的副反应，可以降低电化学储能装置的产气量，有效地提高电化学储能装置的高温存储性能。同时通过本方法获得的改性正极活性材料具有良好的结构稳定性，能够抑制正极活性材料基体的相变，从而提高电化学储能装置的循环性能，减少电化学储能装置的容量损失。此外，形成改性正极活性材料的焙烧过程可以使包覆层中的物质和正极活性材料基体中的游离金属(例如游离锂等)反应，降低游离金属的含量从而降低电化学储能装置的产气量，改善正极活性材料基体在制浆中的加工性能；适量磷酸铝包覆层还可以降低正极活性材料基体的极化，从而降低电化学储能装置的内阻，减少使用过程中电化学储能装置的能量损耗，从而进一步提高电化学储能装置的循环性能。在根据本申请第一方面所述的改性正极活性材料的制备方法中，在正极活性材料基体悬浮液中，所述醇溶剂的质量可为所述正极活性材料基体的质量的30％～70％。若醇溶剂的加入量小于30％，会造成正极活性材料基体分散不均匀，影响后续磷酸铝层包覆的均匀性、连续性以及致密性，而醇溶剂的加入量大于70％，则会导致形成的正极活性材料基体悬浮液过稀，磷酸铝不容易附着在正极活性基基材的表面形成磷酸铝层。在根据本申请第一方面所述的改性正极活性材料的制备方法中，在得到的改性正极活性材料中，所述磷酸铝层的质量可为所述正极活性材料基体的质量的0.03％～0.3％。若磷酸铝层的质量低于所述正极活性材料基体的质量的0.03％时，则由于其含量过少，所形成的磷酸铝层不能够完全包覆正极活性材料基体的表面，若磷酸铝层的质量高于所述正极活性材料基体的质量的0.3％时，则会在正极活性材料基体的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：将正极活性材料基体溶于醇溶剂中制备成正极活性材料基体悬浮液；将醇溶性铝盐溶于醇溶剂中制备成醇溶性铝盐溶液；将醇溶性含磷化合物溶于醇溶剂中制备成醇溶性含磷化合物溶液；将醇溶性铝盐溶液与醇溶性含磷化合物溶液混合，加热使其反应，反应结束后获得含磷酸铝的液相包覆液；将正极活性材料基体悬浮液与含磷酸铝的液相包覆液混合并搅拌，搅拌结束后进行抽滤，取抽滤后的滤饼干燥、焙烧，即在正极活性材料基体的表面均匀包覆磷酸铝层，完成改性正极活性材料的制备。

【技术特征摘要】
1.一种改性正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：将正极活性材料基体溶于醇溶剂中制备成正极活性材料基体悬浮液；将醇溶性铝盐溶于醇溶剂中制备成醇溶性铝盐溶液；将醇溶性含磷化合物溶于醇溶剂中制备成醇溶性含磷化合物溶液；将醇溶性铝盐溶液与醇溶性含磷化合物溶液混合，加热使其反应，反应结束后获得含磷酸铝的液相包覆液；将正极活性材料基体悬浮液与含磷酸铝的液相包覆液混合并搅拌，搅拌结束后进行抽滤，取抽滤后的滤饼干燥、焙烧，即在正极活性材料基体的表面均匀包覆磷酸铝层，完成改性正极活性材料的制备。2.根据权利要求1所述的改性正极活性材料的制备方法，其特征在于，在正极活性材料基体悬浮液中，所述醇溶剂的质量为所述正极活性材料基体的质量的30％～70％。3.根据权利要求1所述的改性正极活性材料的制备方法，其特征在于，在得到的改性正极活性材料中，所述磷酸铝层的质量为所述正极活性材料基体的质量的0.03％～0.3％。4.根据权利要求1所述的改性正极活性材料的制备方法，其特征在于，在得到的改性正极活性材料中，所述磷酸铝层的厚度为5nm～70nm。5.根据权利要求1所述的改性正极活性材料的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪欢，陈玉君，况新亮，高旭光，汪龙，柳娜，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35