一种包覆改性的正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种包覆改性的正极材料及其制备方法。将高镍基体材料与硼酸锌以及其他包覆元素的化合物固相混合，混合均匀后，得到混合物A；将混合物A置于气氛炉中烧结，得到包覆改性的高镍正极材料。硼酸锌可以与高镍基体材料很好的融合，同时在烧结反应过程中硼酸锌分解为氧化硼和氧化锌，这两种物质能与表面残碱很好的结合，降低高镍材料的可溶锂，同时在材料表面形成了B和Zn的均匀包覆，稳定材料结构。与现有技术相比，本发明专利技术提供的制备方法工艺简单，易于产业化，正极材料不需水洗即可达到很好的降碱效果，简化了合成工艺的同时也保证了正极材料的电化学性能。的电化学性能。的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种包覆改性的正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料
，具体涉及一种包覆改性的正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]高镍正极材料的改性，主要通过包覆和掺杂等手段实现。目前针对高镍正极材料的包覆，主要是为了改善材料的电化学性能，但对于降低材料碱度的作用很有限。目前，主要通过水洗的方式降低高镍材料的碱度。水洗过程中，水会与高镍正极材料表面发生反应，导致材料的晶体结构被破坏。尤其是随着Ni含量的提高，材料的稳定性下降，材料与水的反应更为剧烈，从而导致水洗后超高镍材料结构破坏更为严重，电化学性能劣化更为明显。因而，如何通过包覆改性改善高镍正极材料的电化学性能的同时降低高镍材料的碱度从而避免水洗，是研发人员面临的重要难题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种包覆改性的正极材料及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术首先提供一种包覆改性的正极材料，包括高镍基体材料，高镍基体材料的化学式为LiNi
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
M
z
O2，其中，0.75≤x≤0.97，0.02≤y≤0.15，0＜z≤0.05，x+y+z＜1，M为掺杂元素；M选自Sr、Al、W、Ti、Mg、Zr、Ba、V、Mo、F、B、Y、La、Nb、Ta中的一种或多种；高镍基体材料的表面均匀包覆Zn和B的化合物以及Al、Co、W、Y、Ti中的至少一种元素的化合物。
[0005]进一步的，所述正极材料的BET为0.5~2.0
㎡
/g，pH值为10.5~11.80，残余锂为400~2000ppm。
[0006]基于同样的专利技术构思，本专利技术提供上述包覆改性的正极材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将高镍基体材料与硼酸锌以及其他包覆元素的化合物固相混合，混合均匀后，得到混合物A；（2）将混合物A置于气氛炉中烧结，得到包覆改性的高镍正极材料。
[0007]进一步的，所述其他包覆元素为Al、Co、W、Y、Ti中的至少一种，所述其他包覆元素的化合物为氧化物、羟基氧化物或氢氧化物。
[0008]进一步的，所述其他包覆元素的量为高镍基体材料的0.01~1.0wt%。
[0009]进一步的，所述烧结的气氛为氧气气氛，烧结温度为250~650℃，烧结时间为3~20h。
[0010]进一步的，所述硼酸锌的加入量按照B的包覆量计算，B的包覆量为高镍基体材料的0.05~0.5wt%。
[0011]硼酸锌可以与高镍基体材料很好的融合，同时在烧结反应过程中硼酸锌分解为氧
化硼和氧化锌，这两种物质能与表面残碱很好的结合，降低高镍材料的可溶锂，同时在材料表面形成了B和Zn的均匀包覆，稳定材料结构。
[0012]高镍正极材料包覆硼酸锌后，表面阻抗较大，导电性不好，材料的容量下降。所以，本专利技术在包覆硼酸锌的同时引入了Al、Co、W、Y、Ti中的至少一种元素共同包覆，既可以进一步降低残余碱，又能降低材料表面阻抗，提升包覆后的正极材料的导电性，进一步改善材料的电化学性能。
[0013]与现有技术相比，本专利技术提供的制备方法工艺简单，易于产业化，正极材料不需水洗即可达到很好的降碱效果，简化了合成工艺的同时也保证了正极材料的电化学性能。
附图说明
[0014]图1是实施例1制备得到的正极材料的SEM图。
[0015]图2是实施例1和对比例1制备得到的正极材料组装得到的扣式电池的循环性能曲线。
具体实施方式
[0016]本专利技术提供了一种包覆改性的正极材料，包括高镍基体材料，高镍基体材料的化学式为LiNi
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
M
z
O2，其中，0.75≤x≤0.97，0.02≤y≤0.15，0＜z≤0.05，x+y+z＜1，M为掺杂元素；Zn和B的化合物以及Al、Co、W、Y、Ti中的至少一种元素的化合物均匀包覆在高镍基体材料的表面。
[0017]本专利技术提供的包覆改性的正极材料，基体材料为高镍材料，掺杂元素M选自Sr、Al、W、Ti、Mg、Zr、Ba、V、Mo、F、B、Y、La、Nb、Ta中的至少一种。
[0018]包覆材料中B的包覆量为高镍基体材料的0.05~0.5wt%，优选0.1~0.3wt%。Zn的包覆量根据硼酸锌中Zn和B的摩尔量的比值确定。
[0019]本专利技术还提供了一种上述包覆改性的正极材料的制备方法，包括以下步骤：将高镍基体材料与硼酸锌以及其他包覆元素的化合物固相混合，混合均匀后，得到混合物A；将混合物A置于气氛炉中烧结，得到包覆改性的高镍正极材料。
[0020]其中，所述硼酸锌的加入量按照B的包覆量计算，B的包覆量为高镍基体材料的0.05~0.5wt%，优选为0.1~0.3wt%。其他包覆元素为Al、Co、W、Y、Ti中的至少一种，相应的化合物为包覆元素的氧化物、羟基氧化物或氢氧化物。
[0021]进一步的，所述其他包覆元素的量为高镍基体材料的0.01~1.0wt%，优选为0.1
‑
0.5wt%。
[0022]进一步的，烧结气氛为氧气气氛，烧结温度为烧结温度为250~650℃，优选300~500℃；烧结时间为3~20h，优选6~14h。
[0023]本专利技术利用硼酸锌可以与高镍基体材料很好的融合，同时在烧结反应过程中硼酸锌分解为氧化硼和氧化锌，这两种物质能与表面残碱很好的结合，降低高镍材料的可溶锂，同时在材料表面形成了B和Zn的均匀包覆，稳定了材料结构。
[0024]高镍正极材料包覆硼酸锌后，表面阻抗较大，导电性不好，影响了材料容量的发挥。因此，在包覆的同时需要引入了Al、Co、W、Y、Ti中的至少一种元素共同包覆，既可以进一
步降低残余碱，又能降低材料表面阻抗，提升包覆后材料导电性，进一步改善材料的电化学性能。
[0025]下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。
[0026]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0027]实施例1取500g的LiNi
0.90
Co
0.05
Mn
0.045
Zr
0.005
O2基体基体，加入7.16g的2ZnO
·
3B2O3，相当于B的加入量是0.25%，再加入5.42g的Al(OH)3，相当于Al元素的加入量是0.15%。
[0028]在混料机中混合均匀得到混合物。
[0029]将混合物置于气氛炉中，在氧气气氛中烧结，升温至30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包覆改性的正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将高镍基体材料与硼酸锌以及其他包覆元素的化合物固相混合，混合均匀后，得到混合物A；（2）将混合物A置于气氛炉中烧结，得到包覆改性的高镍正极材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述其他包覆元素为Al、Co、W、Y、Ti中的至少一种，所述其他包覆元素的化合物为氧化物、羟基氧化物或氢氧化物。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述其他包覆元素的量为高镍基体材料的0.01~1.0wt%。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硼酸锌的加入量按照B的包覆量计算，B的包覆量为高镍基体材料的0.05~0.5wt%。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的气氛为氧气气氛，烧结温度为250~650℃，烧结时间为3~20h。6.一种包覆改性的正...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈威，杨成，胡康，白立雄，周友元，朱健，黄承焕，
申请(专利权)人：湖南长远锂科新能源有限公司金驰能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：