锂离子电池正极材料的制取方法技术

一种锂离子电池正极材料的制取方法，其特征在于采用脂肪酸的金属盐与用于锂电池正极材料相混，通过高温固相反应烧结制得经包覆的正极材料。本发明专利技术提供的制取方法，可以快速实现正极材料的均匀包覆，增强锂离子电池正极材料的界面稳定性，从而增强了材料的安全稳定性和循环寿命，与此同时显著改善电池材料经使用而发生的电阻升高情形。而发生的电阻升高情形。而发生的电阻升高情形。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池正极材料的制取方法


[0001]本专利技术涉及一种电极材料的制备方法，尤其涉及一种锂电池正极材料的制备方法，进一步提高电池的各项性能。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为一种绿色环保，高能量密度，循环寿命良好的储能技术，被广泛应用于各种储能器件。特别是近来，为了缓解环境污染而大力发展的电动汽车，为锂离子电池产业带来广阔商机。大规模商业化生产，性能优越，成本低廉的锂离子电池需要先进生产技术的不断革新。尤其是在锂离子电池材料的生产工艺上的革新，将极大提高整个锂离子电池的性能同时降低生产成本。作为锂离子电池不可或缺的组成部分，正极材料的生产工艺与成本一直是制约锂离子电池性能与价格的重要因素。业界不断追求锂离子电池高能量密度，迫使正极材料的循环截止电压越来越高。较高的循环截止电压对于正极材料的界面稳定性将造成较大压力。如何实现正极材料界面稳定性，对于实现高截止电压下，正极材料的稳定性具有重要作用。目前广泛采取的技术手段就是对正极材料表面进行直接修饰，通常使用氧化物，氟化物等非电化学活性材料对正极材料表面进行直接修饰或者称为包覆。利用包覆在正极材料表面的氧化物，氟化物等物质，避免正极材料表面与电解液直接接触，从而降低正极材料表面反应活性，减少金属离子溶解，延缓正极材料表面结构转变等问题。通过包覆正极材料，可以提高电池整体循环寿命及安全性能。
[0003]业界通过气相法，液相法和固相法对于正极材料进行包覆，其中固相法的生产成本最低，最适合进行大规模生产。但固相法往往会因为前期处理包覆物分散不均匀的原因造成材料包覆效果欠佳。如何通过固相法实现正极材料的均匀包覆一直是业界难点。
[0004]CN108172826A公开了一种包覆高镍三元材料的方法。该技术首先将包覆材料磷酸铁锂纳米颗粒与高镍三元材料进行低速机械混合，而后进行高速机械混合将包覆材料磷酸铁锂与高镍三元材料进行融合包覆完成包覆实验。该技术所提供的固相包覆的方法对于生产设备要求过高，很难大规模生产。
[0005]CN108767221A公开了一种包覆锂离子电池正极材料的方法。该技术通过将钛铝混合氧化物与正极材料通过球磨后，进行高温烧结，从而制备出由铝钛合金包覆的正极材料。同样该技术生产步骤复杂同时对于设备要求过高，不利于大规模生产。
[0006]CN111554907A公开了一种脂肪酸在制备锂离子电池中的应用及制取电极材料的方法，该技术通过使用脂肪酸作为分散剂，先将脂肪酸与包覆物质进行混合作为包覆前驱体，而后将该包覆前驱体与电极材料混合进行固相烧结，经过高温烧结，脂肪酸将变为液态有助于包覆物分散到电极材料表面，从而形成均匀包覆的电极材料。该技术很好地解决了固态法包覆大规模生产的问题，但是仍需加入些许如：1％以上的金属氧化物和金属氟化物等包覆材料，理想的锂离子电池的材料则希望减少这些包覆材料的用量，进一步提高电池性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的在于提供一种锂离子电池正极材料的制取方法，降低包覆材料的用量，使得材料的性能进一步提高。
[0008]本专利技术的另一个目的在于提供一种锂离子电池正极材料的制取方法，提高了材料的能量保持率，利于在锂离子电池中的应用。
[0009]本专利技术的再一个目的在于提供一种锂离子电池正极材料的制取方法，降低电阻增长，利于在锂离子电池中的应用。
[0010]一种锂离子电池正极材料的制取方法，加入C10～C34的脂肪酸的金属盐，保持固相法制成的电极材料的包覆均匀性，降低包覆材料的用量。
[0011]本专利技术提供的脂肪酸至少含有一个羧基。比如：但不限于饱和或不饱和一元酸、饱和或不饱和二元酸，以及饱和或不饱和三元酸等，其所含的单原子数量大于10，尤其是10～34，如：10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33和34。
[0012]另一种具体的化合物实施方式为饱和脂肪酸，其上包括取代基如：但不限于羟基、巯基、氨基、酯基、烷烃基、烯烃基和炔烃基等。
[0013]另一种具体的化合物实施方式为不饱和脂肪酸，至少包括1个饱和双键或三键，以及如：但不限于羟基、巯基、氨基、酯基、烷烃基、烯烃基和炔烃基等取代基。
[0014]为了使得锂离子电池电极材料拥有更高的热稳定性和循环寿命。利用脂肪酸在室温状态下包含液相和固相两种状态特性，即随着脂肪酸碳链长度的增加，脂肪酸逐渐由液相变为固相。即当饱和脂肪酸的碳原子数大于等于10时，脂肪酸在室温状态下呈固相。因此能够与固相包覆电池材料的方法相配合，且具有实际的可行性，能实现更经济和更简单地制造电极材料。
[0015]另一种具体的脂肪酸的金属盐实施方式如式Me
t+
[CH3(CH2)
n
COO]t
所示，n为8至32的整数，如：8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31和32。t为1至7的整数，如：1、2、3、4、5、6和7。Me为金属离子，如：但不限于Li，Mg，Zn，Cu，Ca，Fe，Al，Ni，Co，Mn，Ti，Cr，Zr，Nb和W等金属离子。
[0016]在采用固相法制备电极材料时，将上述脂肪酸的金属盐用于包覆锂离子电池材料。其中的脂肪酸在加热过程中挥发，金属盐则在高温下被氧化，形成金属氧化物(如：但不限于Li2O，MgO，ZnO，CaO，CuO，NiO，CoO，Al2O3，Fe2O3，Cr2O3，MnO2，TiO2，ZrO2，Nb2O5和WO3等)，且不会对锂离子电池材料产生任何影响。
[0017]在采用固相法制备电池材料时，上述各种脂肪酸的金属盐均能对锂离子电池材料实现包覆，并在材料上形成均匀分布的氧化物，使得所采用的包覆材料的用量进一步下降，比如：1％以下，如：但不限于0.5％，还提高了材料的能量保持率和降低了电阻增长。
[0018]如技术人员所知悉，用于制造正极的材料包括：层状结构材料如Li1±
m
Ni
x
Co
y
Mn
z
M
1-x-y-z
O2所示，其中M是微量元素，如：但不限于Cr，Mg，Al，Ti，Zr，Zn，Ca，Nb和W等；m取值范围为0.005到0.2；x、y和z独立选自0到1任意数，且x、y和z之和为0.8～1，比如：但不限于x＝0.8，y＝0.1，z＝0.1或x＝0.8，y＝0，z＝0.15。常见的三元材料如：但不限于NCM622(化学式为LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2)、NCM811(化学式为LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2)和NCA(化学式为LiNi
0.8
Co
0.15
Al
0.5<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料的制取方法，其特征在于采用脂肪酸的金属盐与用于锂电池正极材料相混，通过高温固相反应烧结制得经包覆的正极材料，所述的脂肪酸的金属盐如式Me
t+
[CH3(CH2)
n
COO]
t
所示，其中，n为8至32的整数，t为1至7的整数，Me为金属离子。2.根据权利要求1所述的制取方法，其特征在于所述的所述的n为8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31或32。3.根据权利要求1所述的制取方法，其特征在于所述的金属离子选自于Li，Mg，Zn，Cu，Ca，Fe，Al，Ni，Co，Mn，Ti，Cr，Zr，Nb和W之一种或几种金属所成的离子。4.根据权利要求1所述的制取方法，其特征在于所述的脂肪酸在加热过程中挥发，所述的金属盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，高晗，葛乐，刘铱焓，高宇心，陈乐，叶余凯，杨宁，阳建中，
申请(专利权)人：深圳澳睿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：