本发明专利技术属于无机非金属材料领域,涉及一种锂离子电池正极材料的表面改性技术。通过将高温烧结后的锂离子电池正极材料，主要包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料、镍钴铝酸锂以及层状富锂高锰等固溶体材料，放入到有机溶剂中充分搅拌，接着将固液混合物进行过滤。再将滤饼进行加热处理，获得最终产品。经过本发明专利技术改性的锂离子电池正极材料，可以有效降低其pH值和杂质锂含量，改善材料的高温循环和储存性能，使其具有优异的循环性能和高温性能，可以广泛用作锂离子电池正极材料，特别是在动力型锂离子电池中的应用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于无机非金属材料领域,涉及一种锂离子电池正极材料的表面改性技术。通过将高温烧结后的锂离子电池正极材料，主要包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料、镍钴铝酸锂以及层状富锂高锰等固溶体材料，放入到有机溶剂中充分搅拌，接着将固液混合物进行过滤。再将滤饼进行加热处理，获得最终产品。经过本专利技术改性的锂离子电池正极材料，可以有效降低其pH值和杂质锂含量，改善材料的高温循环和储存性能，使其具有优异的循环性能和高温性能，可以广泛用作锂离子电池正极材料，特别是在动力型锂离子电池中的应用。【专利说明】一种锂离子电池正极材料的表面改性技术
本专利技术属于无机非金属材料领域，涉及一种锂离子电池正极材料的表面改性技术。
技术介绍
20世纪80年代初期，美国学者J.B.Goodenough等人首次发现了钴酸锂(LiCoO2)，镍酸锂(LiNiO2)和锰酸锂(LiMn2O4)可以作为脱嵌锂离子的材料，并申请了相关的专利。其中钴酸锂以优异的电化学性能和良好的电极加工性能在20世纪90年代初被日本索尼公司成功的应用于首次商业化的小型电子产品用锂离子电池中作为正极材料。镍酸锂尽管具有很高的可逆比容量(210mAh/g)，但是其较差的结构稳定性和热稳定性以及合成困难等原因，无法在实际锂离子电池中得到应用。而动力型锂离子电池的发展对正极材料提出了更高的要求，如安全性、成本和循环性能等。钴酸锂由于其高昂的成本和热稳定性差等缺点，不适合作为动力型锂离子电池正极材料。目前最有希望在动力型锂离子电池中使用的正极材料主要有改性尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)，磷酸亚铁锂(LiFePO4)与镍钴锰三元系(Li (Ni，Co，Mn) O2)材料。磷酸亚铁锂(LiFePO4)具有原材料来源丰富，成本低，循环寿命长，结构稳定性和热稳定性高等优点，但是其电子和离子电导率很低，使得该材料高倍率充放电性能和低温性能较差。此外，该材料还存在产品稳定性和一致性不好以及振实密度低、电极加工性能差等缺点。镍钴锰三元系(Li (Ni, Co, Mn) O2)材料最初由日本学者T.0hzuku和加拿大学者J.Dahn利用氢氧化物共沉淀前驱体在高温烧结下制备的。该材料具有较高的比容量和较好的结构稳定性与热稳定性，但也存在成本较高、振实密度较低和电极加工性能差等缺点。为了克服现有材料存在的种种缺陷以及提高其性能，体相掺杂技术在2000年以前被广泛用于正极材料的改性研究，并且取得了积极成果。比如锰酸锂和镍钴酸锂中掺杂铝元素以及磷酸铁锂中掺杂镁元素等，都对材料性能的提高有显著效果。2000年以后，随着各种学者对材料研究的深入，发现正极材料颗粒的表面性质对其物理和电化学性能特别是对循环性能和高温性能的影响很大，因此正极材料表面的包覆改性成为研究的热点领域。目前国内外研究者多采用无机氧化物或者磷酸盐进行包覆和表面改性，如氧化铝、氧化镁、氧化钛以及磷酸铝等。采用无机氧化物或者磷酸盐对正极材料进行包覆改性尽管会提高其循环性能和安全性能，但是由于高温热处理时，金属氧化物或者磷酸盐晶粒会长大以及和正极材料进行反应，往往会导致包覆后材料的表面积增大，容量降低以及一致性差等问题，因此在实际生产中很少被采用。
技术实现思路
经过多年研究，本专利技术首次提出采用有机溶液进行正极材料表面改性处理的技术，在不引入其它非活性物质的情况下，实现材料表面性质的改善，提高其循环性能和高温性能以及和电解液的相容性。本专利技术的目的在于提供一种改善正极材料，特别是镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂等碱性较强和游离锂离子杂质较高材料的表面性质,从而提高正极材料的电极加工性能、循环性能、高温储存性能以及安全性能，满足高性能锂离子电池，特别是动力型锂离子电池的使用要求的表面改性技术。本专利技术的目的是通过如下的技术方案实现的，一种锂离子电池正极材料的表面改性技术，通过以下步骤完成:(I)将正极材料按照1:2~1:10的重量比加入到有机溶剂中搅拌15~90min ；(2)将固液混合物过滤，获得有机溶剂含量不大于15%的固体滤饼；(3)将滤饼在100~1000°C条件下进行热处理，处理3~5h后得到所需产品。步骤(1)中所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、层状富锂高锰固溶体中的一种；所述 有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯中的一种或一种以上的混合物。进一步优选为将正极材料按照1:4~1:5的重量比加入到有机溶剂中搅拌30~60min,得到固液混合物。进一步优选为将所述固液混合物过滤，获得有机溶剂含量不大于10%的固体滤饼。进一步优选为将滤饼在500~700°C条件下设定固定温度进行加热处理，处理3~5h后得到所需产品。经过本专利技术改性的锂离子电池正极材料，可以有效降低其pH值和杂质锂含量，改善材料的高温循环和储存性能。具体数据见下表:【权利要求】1.一种锂离子电池正极材料的表面改性技术，其特征在于通过以下步骤完成: (1)将正极材料按照1:2?1:10的重量比加入到有机溶剂中搅拌15?90min； (2)将固液混合物过滤至得到有机溶剂含量不大于15%的固体滤饼； (3)将滤饼在100?1000°C条件下进行热处理，处理3?5h后得到所需产品。2.如权利要求1所述的锂离子电池正极材料的表面改性技术，其特征在于:步骤(I)中所述正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或层状富锂高锰固溶体中的一种；所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸丙烯酯中的一种或两种以上的混合物。3.如权利要求1或2所述的锂离子电池正极材料的表面改性技术，其特征在于:将步骤(I)中正极材料按照1:4?1:5的重量比加入到有机溶剂中搅拌30?60min，得到固液混合物。4.如权利要求1或2所述的锂离子电池正极材料的表面改性技术，其特征在于:将步骤(2)所述固液混合物过滤，获得有机溶剂含量不大于10%的固体滤饼。5.如权利要求3所述的锂离子电池正极材料的表面改性技术，其特征在于:将步骤(2)所述固液混合物过滤，获得有机溶剂含量不大于10%的固体滤饼。6.如权利要求1、2或5任一项所述的锂离子电池正极材料的表面改性技术，其特征在于:将步骤(3)所述滤饼在500?700°C条件下进行热处理，处理3?5h后得到所需产品。7.如权利要求3所述的锂离子电池正极材料的表面改性技术，其特征在于:将步骤(3)所述滤饼在500?700°C条件下进行热处理，处理3?5h后得到所需产品。8.如权利要求4所述的锂离子电池正极材料的表面改性技术，其特征在于:将步骤(3)所述滤饼在500?700°C条件下进行热处理，处理3?5h后得到所需产品。【文档编号】H01M4/48GK103972486SQ201410191376【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日 【专利技术者】孙玉城 申请人:青岛新正锂业有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池正极材料的表面改性技术，其特征在于通过以下步骤完成：(1)将正极材料按照1:2～1:10的重量比加入到有机溶剂中搅拌15～90min；(2)将固液混合物过滤至得到有机溶剂含量不大于15％的固体滤饼；(3)将滤饼在100～1000℃条件下进行热处理，处理3～5h后得到所需产品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉城，
申请(专利权)人：青岛新正锂业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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