一种包覆型锂离子电池电极材料及其制备方法以及锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种包覆型锂离子电池电极材料的制备方法。本发明专利技术通过将特定种类的包覆剂与有机分散剂混合，与电极材料基体在保护气氛条件下在高速混合机中混合，通入高温空气使包覆剂发生快速地自蔓延反应，部分包覆剂与电极材料基体表面的残留自由锂发生反应，在电极材料基体表面生成氧化铝或铝酸锂的包覆层，反应过程中避免使用大量的有机溶剂，同时实现降低材料表面残碱的目的。

A coated electrode material for lithium-ion battery and its preparation method and lithium-ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种包覆型锂离子电池电极材料及其制备方法以及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种包覆型锂离子电池电极材料及其制备方法以及锂离子电池。
技术介绍
人们对锂离子电池的使用寿命的担忧，影响了锂离子电池在电动自行车、电动汽车领域的大规模应用，改善正极材料的循环性能是解决使用寿命低的途径之一。研究表明，在正极材料表面包覆无机氧化物材料尤其是氧化铝或铝酸锂，可以有效的提高材料的循环性能。如公开号CN106784837A的中国专利公开了一种氧化铝包覆锂离子电池正极材料的制备方法，在正极材料氢氧化物前驱体中加入偏铝酸钠溶液，通入CO2后得到氢氧化铝包覆的正极材料前驱体，然后再与锂盐混合热处理后得到所述的氧化铝包覆锂离子电池正极材料。该方法在水溶液中进行，不使用有机溶剂，提高了锂离子电池的放电容量和循环效率。公开号CN104201323B的中国专利公开了氧化铝包覆钴酸锂正极材料的制备方法，将含铝化合物、钴酸锂混合加热使含铝化合物汽化，再通入水蒸气得到表面沉积氢氧化铝的钴酸锂，再加热得到氧化铝包覆钴酸锂正极材料。合成的氧化铝包覆改性钴酸锂正极材料氧化铝包覆均匀，循环稳定性优良。还有研究表明，降低正极材料表面残碱可以改善材料的循环性能。如公开号CN105070908A的中国专利公开了一种高镍正极材料的制备方法和锂离子电池，采用洗涤包覆剂对高镍正极材料基体洗涤的同时进行包覆，能够去除高镍正极材料表面残留的自由锂，还能在正极材料基体表面包覆其他元素，使锂离子电池具有较好的容量性能、循环性能及高温储存性能。所述的洗涤剂包括去离子水或乙醇；包覆剂为硝酸铝、硝酸钴、硝酸镁、硝酸锆或硼酸。公开号CN106784632A的中国专利公开了一种高界面稳定性正极材料合成方法，先测定正极材料基体表面有利Li，然后加入等计量比的Al源及自蔓延烧结所需的有机物，随后在低温下自蔓延烧结合成表面包覆层。所得材料界面稳定性高，不易溪水，加工性能好，高温性能和安全性能出色。以上专利中，氧化铝或铝酸锂的包覆方法和去除锂离子电池正极材料表面残留自由锂的方法都存在普遍的缺点，如工艺步骤比较多，过程控制比较复杂，使用了大量的水或有机溶剂、对环境不友好，生产成本较高等。而且在制备过程中，容易发生包覆剂或沉淀剂未充分反应，或者正极材料中引入Na、F、Cl、N、S等其他杂质元素的现象。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种包覆型锂离子电池电极材料及其制备方法，本专利技术提供的包覆型锂离子电池电极材料制备方法简单可控、利于环保、生产成本低，同时实现降低材料表面残碱的目的。本专利技术提供了一种包覆型锂离子电池电极材料的制备方法，包括以下步骤：A)将包覆剂分散于有机分散剂中，得到包覆剂的分散液；所述包覆剂选自铝粉、铝镁合金粉、异丙醇铝的一种或多种；B)在保护气氛条件下，将电极材料基体与包覆剂的分散液混合搅拌，得到表面附着有包覆剂的电极材料；C)在密闭环境、反应气氛条件下，将所述表面附着有包覆剂的电极材料进行加热，得到包覆型锂离子电池电极材料。优选的，所述包覆剂选自铝粉、铝镁合金粉、异丙醇铝的一种或多种。优选的，所述有机分散剂选自酯类有机化合物、酮类有机化合物、脂肪族烃类有机化合物、芳烃类有机化合物、醇类有机化合物或醚醇类有机化合物，优选为乙酸乙烯酯、乙酸丁酯、甲乙酮、甲基异丁基酮。优选的，所述包覆剂、有机分散剂以及电极材料基体的摩尔比为(0.0001～0.1)：(0.01～0.5)：10。优选的，步骤B)中，所述保护性气氛条件下选自氮气或惰性气体。优选的，步骤C)中，所述反应气氛条件选自保护性气氛与含氧物质的混合气体、水蒸气或空气，所述含氧物质选自空气、氧气或氧化物。优选的，步骤C)中，所述加热的温度为210～300℃，所述加热的时间为2～15min。本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的包覆型锂离子电池电极材料。本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括上述制备方法制备得到的包覆型锂离子电池电极材料。与现有技术相比，本专利技术提供了一种包覆型锂离子电池电极材料的制备方法，包括以下步骤：A)将包覆剂分散于有机分散剂中，得到包覆剂的分散液；所述包覆剂选自铝粉、铝镁合金粉、异丙醇铝的一种或多种；B)在保护气氛条件下，将电极材料基体与包覆剂的分散液混合搅拌，得到表面附着有包覆剂的电极材料；C)在密闭环境、反应气氛条件下，将所述表面附着有包覆剂的电极材料进行加热，得到包覆型锂离子电池电极材料。本专利技术通过将特定种类的包覆剂与有机分散剂混合，与电极材料基体在保护气氛条件下在高速混合机中混合，通入高温空气使包覆剂发生快速地自蔓延反应，部分包覆剂与电极材料基体表面的残留自由锂发生反应，在电极材料基体表面生成氧化铝或铝酸锂的包覆层，反应过程中避免使用大量的有机溶剂，同时实现降低材料表面残碱的目的。附图说明图1为待包覆的LiMn2O4正极材料基体的SEM图；图2为实施例1制备的LiMn2O4正极材料的SEM图；图3为实施例1和对比例1制备的电池的循环性能对比。具体实施方式本专利技术提供了一种包覆型锂离子电池电极材料的制备方法，包括以下步骤：A)将包覆剂分散于有机分散剂中，得到包覆剂的分散液；所述包覆剂选自铝粉、铝镁合金粉、异丙醇铝的一种或多种；B)在保护气氛条件下，将电极材料基体与包覆剂的分散液混合搅拌，得到表面附着有包覆剂的电极材料；C)在密闭环境、反应气氛条件下，将所述表面附着有包覆剂的电极材料进行加热，得到包覆型锂离子电池电极材料。本专利技术首先制备包覆剂的分散液，具体的，将包覆剂分散于有机分散剂中，得到包覆剂的分散液。其中，所述包覆剂选自铝粉、铝镁合金粉、异丙醇铝的一种或多种，优选为铝粉、异丙醇铝，最优选为铝粉。使用铝粉作为包覆剂，可以避免在正极材料表面包覆过程中引入的其他Na、F、Cl、N、S等其他杂质元素，可以减少生产过程中水、含盐废水、有机溶剂的排放。所述有机分散剂选自酯类有机化合物、酮类有机化合物、脂肪族烃类有机化合物、芳烃类有机化合物、醇类有机化合物或醚醇类有机化合物，优选为乙酸乙烯酯、乙酸丁酯、甲乙酮或甲基异丁基酮。本专利技术所选用的有机分散剂一方面可以使铝粉更加均匀的分散在正极材料基体表面；另一方面可以避免铝粉过早的与空气直接接触，导致提前氧化。所述包覆剂与有机分散剂的摩尔比为1：(0.01～0.2)，优选的1：(0.05～0.15)。接着，在保护气氛条件下，将电极材料基体与包覆剂的分散液混合搅拌，得到表面附着有包覆剂的电极材料。所述保护性气氛条件下选自氮气或惰性气体，优选为氮气。所述电极材料基体还可以选自锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂、三元材料、高镍正极材料或硅碳负极材料的一种或多种。本专利技术对所述混合搅拌的方式并没有特殊限制，能够将包覆剂均匀的分散于电极材料基体表面即可。在本专利技术中，优选采用高速混料机进行混合搅拌，设定搅拌桨转速优选为600rpm、混合时间优选为15min。所述包覆剂、有机分散剂以及电极材料基体的摩尔比为(0.0001～0.1)：(0.01～0.5)：10，优选为(0.0005～0.05)：(0.05～0.4)：10。在密闭环境、反应气氛条件下，将所述表面附着有包覆剂的电极材料进行加热，得到包覆型锂离子电池电极材料。在本专利技术中，所述密闭环境可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包覆型锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将包覆剂分散于有机分散剂中，得到包覆剂的分散液；所述包覆剂选自铝粉、铝镁合金粉、异丙醇铝的一种或多种；B)在保护气氛条件下，将电极材料基体与包覆剂的分散液混合搅拌，得到表面附着有包覆剂的电极材料；C)在密闭环境、反应气氛条件下，将所述表面附着有包覆剂的电极材料进行加热，得到包覆型锂离子电池电极材料。

【技术特征摘要】
1.一种包覆型锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将包覆剂分散于有机分散剂中，得到包覆剂的分散液；所述包覆剂选自铝粉、铝镁合金粉、异丙醇铝的一种或多种；B)在保护气氛条件下，将电极材料基体与包覆剂的分散液混合搅拌，得到表面附着有包覆剂的电极材料；C)在密闭环境、反应气氛条件下，将所述表面附着有包覆剂的电极材料进行加热，得到包覆型锂离子电池电极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述包覆剂选自铝粉、铝镁合金粉、异丙醇铝的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机分散剂选自酯类有机化合物、酮类有机化合物、脂肪族烃类有机化合物、芳烃类有机化合物、醇类有机化合物或醚醇类有机化合物，优选为乙酸乙烯酯、乙酸丁酯、甲乙酮、甲基异丁基酮。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪莹，赛喜雅勒图，顾庆文，刘兆平，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33