一种锂离子电池采用的正极材料的包覆方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池采用的正极材料的包覆方法，包括以下步骤：(1)将SrO粉末、Cr2O3粉末、La2O3粉末加入至纳米研磨机中进行高速混合、研磨，得到粒径为30nm

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池采用的正极材料的包覆方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池正极材料
，具体涉及一种锂离子电池采用的正极材料的包覆方法。

技术介绍

[0002]随着笔记本电脑、移动电话等便携式3C电子产品的迅速发展，特别是智能手机时代的到来，手机不断向智能化、大屏幕、多功能方向发展，人们对锂离子电池能量密度不断提出更高的要求。钴酸锂(LiCoO2)是一种商业化的正极材料，其具有工作电压高、压实密度大、循环寿命较长的优势，用其制作锂电子电池具有体积小、电量大、待机时间长、轻便易于携带的优势，适合用于笔记本电脑、移动电话等电子产品的设计。
[0003]能量密度W＝UIT＝UQ，提高锂离子电池的能量密度，可以通过提升钴酸锂(LiCoO2)的放电平均电压(U)或放电容量(Q)来实现。钴酸锂(LiCoO2)正极材料具有六方相层状结构，其在3.00V～4.25V(vs.Li/Li
+
)电压范围内进行充放电工作较为稳定，如果提升工作电压上限至4.25V以上，其放电平均电压(U)或放电容量(Q)均得到较大幅度的提升，是目前已知提高钴酸锂(LiCoO2)正极材料能量密度的最为有效的方法之一。但是，提升工作电压上限至4.25V(vs.Li/Li
+
)以上，钴酸锂(LiCoO2)正极材料由于Li
+
的脱出比例较大，导致结构塌陷且在钴酸锂(LiCoO2)正极材料表面会发生氧化还原副反应，引起锂离子电池高温(60℃-85℃)储存及高温循环(45℃循环500-600周)达不到设计要求。
[0004]保护钴酸锂(LiCoO2)正极材料表面稳定性，抑制副反应的发生是改善锂离子电池高温(60℃-85℃)储存及高温循环(45℃循环500-600周)的有效方法之一。但是，目前行业内常用的方法为在钴酸锂(LiCoO2)正极材料表面包覆氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、其它过渡金属或稀土金属氧化物中的一种或几种。以上方法，虽能有效地提高钴酸锂(LiCoO2)正极材料表面稳定性，抑制副反应的发生，但是由于其导电性不好，一定程度上影响到钴酸锂(LiCoO2)正极材料的电化学反应活性。
[0005]铬酸镧(LaCrO3)的陶瓷材料，具有立方晶系钙钛矿结构，密度6.5g/cm3，熔点2490℃，100℃时电阻率1Ω
·
cm，是一种导电性较好的陶瓷材料，引入元素锶(Sr)掺杂，即锶掺杂铬酸镧(LaSr
x
Cr
1-x
O3)则电子导电率和锂离子导电性能会得到进一步提升。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种锂离子电池采用的正极材料的包覆方法，包覆材料为锶掺杂铬酸镧(LaSr
a
Cr
1-a
O3，其中，0.001≤a≤0.1)，锶掺杂铬酸镧能够保护锂离子电池采用的正极材料的表面稳定性，能够抑制副反应的发生，保持正极材料的电化学反应活性。
[0007]本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种锂离子电池采用的正极材料的包覆方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)将SrO粉末、Cr2O3粉末、La2O3粉末加入至纳米研磨机中进行高速混合、研磨，得到第一混合粉末，第一混合粉末的粒径为30nm-100nm；SrO粉末中Sr、Cr2O3粉末中Cr、La2O3粉末中La的摩尔比为(0.001～0.1)：(0.9～1.1)：(0.9～1.1)；
[0010](2)将第一混合粉末脱水、干燥后烧结、冷却至室温，得到化学式为LaSr
a
Cr
1-a
O3的锶掺杂铬酸镧，其中，0.001≤a≤0.1；烧结的工艺条件为：烧结温度为400℃-1500℃、烧结时间为2h-20h、烧结在空气气氛或氧气气氛中进行；
[0011](3)将锶掺杂铬酸镧粉碎过筛后加入到纳米研磨机中进行高速混合、研磨，得到第二混合粉末，第二混合粉末的粒径为30nm-100nm；
[0012](4)将第二混合粉末脱水、干燥后与待包覆的锂离子电池正极材料混合，得到混合物料，将混合物料烧结、粉碎过筛，得到包覆后的锂离子电池正极材料；将混合物料烧结的工艺条件为：烧结温度为400℃-1000℃、烧结时间为2h-20h、烧结在空气气氛或氧气气氛中进行。
[0013]根据上述的锂离子电池采用的正极材料的包覆方法，其特征在于，步骤(1)中将SrO粉末、Cr2O3粉末、La2O3粉末加入至纳米研磨机中进行高速混合的混合时间为10min-60min，混合过程中SrO粉末、Cr2O3粉末、La2O3粉末三者质量之和与水的体积之比为(0.2～2)：1。
[0014]根据上述的锂离子电池采用的正极材料的包覆方法，其特征在于，步骤(3)中将锶掺杂铬酸镧粉碎的方式为万能粉碎、对辊粉碎、机械粉碎、气流粉碎中的一种；粉碎后的锶掺杂铬酸镧过200目筛的过筛率为99％以上。
[0015]根据上述的锂离子电池采用的正极材料的包覆方法，其特征在于，步骤(3)中将锶掺杂铬酸镧粉碎过筛后加入到纳米研磨机中进行高速混合的工艺条件为：混合时间为10min-60min、粉碎过筛后的锶掺杂铬酸镧与水的固液比为(0.2～2):1。
[0016]根据上述的锂离子电池采用的正极材料的包覆方法，其特征在于，步骤(4)中将第二混合粉末脱水、干燥后与待包覆的锂离子电池正极材料混合的工艺条件为：混合时间为30min-180min、混合设备为行星式球磨机、高速混合机中的一种；将混合物料烧结后粉碎的方式为万能粉碎、对辊粉碎、机械粉碎、气流粉碎中的一种，将混合物料烧结、粉碎后过200目筛的过筛率为99％以上。
[0017]根据上述的锂离子电池采用的正极材料的包覆方法，其特征在于，步骤(4)中待包覆的锂离子电池正极材料为钴酸锂正极材料或化学式为LiNi
x
Co
y
Mn
1-x-y
O2的三元正极材料，其中，0≤x≤1，0≤y≤1。
[0018]本专利技术的有益技术效果：(1)本专利技术制备锶掺杂铬酸镧(LaSr
a
Cr
1-a
O3，其中，0.001≤a≤0.1)表面修饰锂离子电池采用的正极材料，纯度高、无杂相，晶格结构没有很大的破坏。(2)本专利技术在锂离子电池采用的正极材料表面有效的形成锶掺杂铬酸镧(LaSr
a
Cr
1-a
O3，其中，0.001≤a≤0.1)表面修饰层，减少电解液对正极材料的腐蚀，同时可以提高材料表面结构和界面稳定性，有效的抑制界面处发生的氧化还原副反应；有效提高正极材料在工作电压上限至4.25V(vs.Li/Li
+
)以上的锂离子电池的高温(60℃-85℃)储存及高温循环(45℃循环500-600周)性能要求。(3)表面包覆层能够保持正极材料的高导电率和锂离子扩散系数，有效的提高掺杂后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池采用的正极材料的包覆方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将SrO粉末、Cr2O3粉末、La2O3粉末加入至纳米研磨机中进行高速混合、研磨，得到第一混合粉末，第一混合粉末的粒径为30nm-100nm；SrO粉末中Sr、Cr2O3粉末中Cr、La2O3粉末中La的摩尔比为(0.001～0.1)：(0.9～1.1)：(0.9～1.1)；(2)将第一混合粉末脱水、干燥后烧结、冷却至室温，得到化学式为LaSr
a
Cr
1-a
O3的锶掺杂铬酸镧，其中，0.001≤a≤0.1；烧结的工艺条件为：烧结温度为400℃-1500℃、烧结时间为2h-20h、烧结在空气气氛或氧气气氛中进行；(3)将锶掺杂铬酸镧粉碎过筛后加入到纳米研磨机中进行高速混合、研磨，得到第二混合粉末，第二混合粉末的粒径为30nm-100nm；(4)将第二混合粉末脱水、干燥后与待包覆的锂离子电池正极材料混合，得到混合物料，将混合物料烧结、粉碎过筛，得到包覆后的锂离子电池正极材料；将混合物料烧结的工艺条件为：烧结温度为400℃-1000℃、烧结时间为2h-20h、烧结在空气气氛或氧气气氛中进行。2.根据权利要求1所述的锂离子电池采用的正极材料的包覆方法，其特征在于，步骤(1)中将SrO粉末、Cr2O3粉末、La2O3粉末加入至纳米研磨机中进行高速混合的混合时间为10min-60min，混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，杨克涛，王彦刚，
申请(专利权)人：格林美江苏钴业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：