一种锂离子电池用包覆材料的制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池用包覆材料的制备方法，包括以下步骤：将芯层材料置于搅拌罐中搅拌；将包覆层材料制成溶液、溶胶、凝胶或乳浊液；将其置于喷雾机中喷洒至芯层材料的表面，继续搅拌；干燥、煅烧、粉碎后即得到锂离子电池用包覆材料。相对于现有技术，与固-固相混合方式相比，本发明专利技术的包覆更加均匀；与液-液相混合和常规的固-液相混合相比，本发明专利技术消耗的溶剂量只是喷洒的溶液中所使用的溶剂量，因此可大大减少溶剂的使用量，可以减少后续干燥过程中的能耗。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及，包括以下步骤：将芯层材料置于搅拌罐中搅拌；将包覆层材料制成溶液、溶胶、凝胶或乳浊液；将其置于喷雾机中喷洒至芯层材料的表面，继续搅拌；干燥、煅烧、粉碎后即得到锂离子电池用包覆材料。相对于现有技术，与固-固相混合方式相比，本专利技术的包覆更加均匀；与液-液相混合和常规的固-液相混合相比，本专利技术消耗的溶剂量只是喷洒的溶液中所使用的溶剂量，因此可大大减少溶剂的使用量，可以减少后续干燥过程中的能耗。【专利说明】
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及。
技术介绍
锂离子电池用包覆材料一般具有芯层和包覆层，包覆层的作用主要是稳定芯层的表面，防止芯层的表面结构被破坏，如在LiNia5Mnh5O4的表面包覆金属氧化物就可以提高其在高电压下的结构稳定性(如CN102709525A公开的技术方案)、在石墨粉体表面设置包覆层也可以提高其结构稳定性(如CN102255077A的中国专利申请所公开的技术方案);包覆层还可以起到提高电导率的作用，如在LiFePO4表面包覆碳层就可以提高其导电性能。但是，现有技术中的锂离子电池用包覆材料的制备方法一般包括固-固相混合、液-液相混合和固-液相混合三种方式。其中，固-固相混合是将芯层材料及包覆层材料均粉碎或者制备成纳米级材料，然后固相混合，再压片以增加芯层材料与包覆层材料之间的接触力，然后进行烧结、粉碎，以得到包覆材料(如CN101339987A的中国专利申请所公开的技术方案)。该方法所存在的问题是芯层材料与包覆层材料很难混合均匀，且由于固固相之间的接触力较小，烧结后包覆层与芯层之间的结合力不够紧密，导致包覆不均匀，材料的一致性较差，其优点在于耗能相对较少。液-液相混合是将芯层材料及包覆层材料做成溶液或者凝胶，然后进行混合，再干燥、煅烧、粉碎后得到包覆材料，如201310069290.0的中国专利申请公开的技术方案。该方法所存在的问题在于需要消耗大量溶剂，在干燥过程中会消耗大量的能量，某些材料受物理化学性质限制，无法制备成水溶液，需要使用大量有机溶剂，还可能造成环境的污染(如包覆氟化物的时候)。固-液相混合则是将芯层材料置于包覆层材料的前驱体溶液中，然后加入沉淀齐IJ，使包覆层材料包覆在芯层材料表面，干燥、烧结、粉碎后得到包覆材料，如CN102709525A公开的技术方案。这种方法的缺点在于其需要消耗大量的溶剂，在干燥过程中会消耗大量的能量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:针对现有技术的不足，而提供，该方法可以使芯层材料与包覆层材料均匀混合，接触紧密，同时能耗较小；在使用非水溶液的包覆溶液时(如包覆氟化物使用的有机溶剂)，其溶剂量相对较少，造成的环境污染也较少。为了达到上述要求，本专利技术采用如下的技术方案: ，包括以下步骤: 步骤一，将芯层材料置于搅拌罐中搅拌； 步骤二，将包覆层材料制成溶液、溶胶、凝胶或乳浊液； 步骤三，将步骤二制得的溶液、溶胶、凝胶或乳浊液置于喷雾机中，将该溶液、溶胶、凝胶或乳浊液雾化后喷洒至芯层材料的表面，继续搅拌，使芯层材料的表面被溶剂完全润湿，并使包覆层材料在芯层材料的表面均匀吸附； 步骤四，干燥、煅烧、粉碎后即得到锂离子电池用包覆材料。其中，溶液是针对那些可溶性的物质而言的(如氢氧化锂)，使用时，将包覆层材料加入溶剂中溶解即可。其中，溶胶可以采用分散法和凝聚法这些常规的方法制备，其中，分散法又包括研磨法、胶溶法、超声波分散法和电弧法等，凝聚法又包括化学凝聚法和物理凝聚法。制成的溶胶还可以采用渗析法和超过滤法等方法进行净化，以减少其中包含的杂质。当然，也可以直接采用市售的包覆层材料的溶胶、凝胶和乳浊液。溶胶的例子如硅溶胶 凝胶则可以通过溶胶的凝胶化来获得，当然，也可以采用市售的包覆层材料的凝胶。凝胶的例子如氢氧化铝凝胶。乳浊液可以通过将过量的包覆层材料加入溶剂中而形成，当然也可以采用市售的乳浊液。乳浊液的例子如石灰浆。作为本专利技术锂离子电池用包覆材料的制备方法的一种改进，步骤一所述的搅拌的速度为100-1000r/min。搅拌速度太大，不利于溶液、溶胶、凝胶或乳浊液在芯层材料的表面的浸润和吸附，进而导致包覆不均匀；搅拌速度太小，又会造成过多的溶液、溶胶、凝胶或乳浊液堆积在部分区域，而其他区域则溶液、溶胶、凝胶或乳浊液较少，溶液、溶胶、凝胶或乳浊液较少的区域的芯层材料的表面不能完全被溶剂浸润，造成包覆不均匀，溶液、溶胶、凝胶或乳浊液较多的区域又会造成溶剂和包覆层材料的浪费，而且还会造成后期干燥的能耗加大。所以搅拌速度的选择，一般会与包覆材料的芯体材料直径大小、液滴直径大小及液滴喷洒速度有关。作为本专利技术锂离子电池用包覆材料的制备方法的一种改进，步骤二所述溶剂为水，其成本较低，而且沸点较低，容易干燥。此外，其对环境的污染较小，比较环保。作为本专利技术锂离子电池用包覆材料的制备方法的一种改进，步骤三中溶液、溶胶、凝胶或乳浊液的喷洒速度为0.01-0.3kg/min，喷洒速度太快，会使得芯层材料表面吸附太多的溶液、溶胶、凝胶或乳浊液，甚至凝聚成液滴而低落，造成溶剂和包覆层材料的浪费，而且也会加大后期干燥的能耗；喷洒速度太慢，芯层材料又不能完全被溶剂润湿，导致包覆层材料在芯层材料表面的包覆不均匀。溶液、溶胶、凝胶或乳浊液的喷洒速度应当与芯层材料的搅拌速度相适应，使得芯层材料的表面能够完全被溶剂浸润，但是又不形成能够流动的液滴。喷洒时的压力为0.2-0.5MPa。作为本专利技术锂离子电池用包覆材料的制备方法的一种改进，步骤三所述的搅拌的速度为100-1000r/min。步骤三的搅拌是为了进一步提高包覆均匀性。作为本专利技术锂离子电池用包覆材料的制备方法的一种改进，步骤三中喷洒出的溶液、溶胶、凝胶或乳浊液的液滴的直径为0.1-3 μ m。喷洒的液滴的直径太大，不易喷洒均匀；喷洒的液滴的直径太小，溶液、溶胶、凝胶或乳浊液又不易通过喷头。作为本专利技术锂离子电池用包覆材料的制备方法的一种改进，步骤四中干燥的温度为90-120°C，干燥持续的时间为10-60min，干燥是为了除去溶剂；煅烧的温度为300-500°C，煅烧持续的时间为l_3h，煅烧是为了提高芯层材料和包覆层材料之间的结合力。作为本专利技术锂离子电池用包覆材料的制备方法的一种改进，所述芯层材料为正极活性材料或负极活性材料，所述正极活性材料为LiCo02、LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4或LiNixCoyMnzO2,其中，x > O, y > O, z > O, x+y+z=l,所述负极活性材料为石墨、娃或娃合金。需要说明的是，这里只是给出机种常用的正极活性材料和负极活性材料，但并不是说本专利技术的方法只能用于对这些材料进行包覆。只要是用于锂离子电池内且需要包覆的固体颗粒材料，均可以使用本专利技术的方法进行包覆。因此，本专利技术具有很广的应用范围。作为本专利技术锂离子电池用包覆材料的制备方法的一种改进，所述包覆层材料为金属氧化物、金属氟化物、金属磷酸盐或碳。这里仅给出几种常用的包覆层材料，但是并不是说只能使用这几种物质作为包覆层材料，只要是可包覆在固体颗粒外的固体颗粒，均可以用作包覆层材料。作为本专利技术锂离子电池用包覆材料的制备方法的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池用包覆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将芯层材料置于搅拌罐中搅拌；步骤二，将包覆层材料制成溶液、溶胶、凝胶或乳浊液；步骤三，将步骤二制得的溶液、溶胶、凝胶或乳浊液置于喷雾机中，将该溶液、溶胶、凝胶或乳浊液雾化后喷洒至芯层材料的表面，继续搅拌，使芯层材料的表面被溶液、溶胶、凝胶或乳浊液中所包含的溶剂完全润湿，并使包覆层材料在芯层材料的表面均匀吸附；步骤四，干燥、煅烧、粉碎后即得到锂离子电池用包覆材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：涂健，胡海波，刘凯，刘志航，
申请(专利权)人：湖南立方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43