氧化铝包覆三元正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了氧化铝包覆三元正极材料及其制备方法和应用。其中，制备氧化铝包覆三元正极材料的方法包括：(1)将三元正极材料与片状γ

【技术实现步骤摘要】
氧化铝包覆三元正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体而言，本专利技术涉及氧化铝包覆三元正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高镍含量的镍钴锰三元材料具有高压实密度、高理论比容量、低价格等优点。然而，在充放电循环的过程中，高镍材料表面与电解液会发生不可逆反应，在颗粒表面发生氟化物的腐蚀和过渡金属离子的溶解，造成材料结构塌陷，循环性能恶化。为了提高电池的循环性能和倍率性能，一般采用表面包覆的方法隔离活性物质与电解液，稳定材料结构。
[0003]一般，镍钴锰三元材料可采用的表面包覆剂有Al2O3、ZrO2、MgO、TiO2、AlF3等，Al2O3热处理后生成Li-Al-Co-O层，其可以抵御HF对活性材料的腐蚀，降低表面阻抗，被认为是最好的表面修饰剂。但是该表面包覆很难做到均匀连续，影响其性能的发挥。现有技术中，虽然可通过原子层沉积做到氧化铝的可控包覆，但是仪器昂贵，成本高，工艺繁琐，不利于生产。因而，现有的氧化铝包覆三元正极材料及其制备方法仍有待改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出氧化铝包覆三元正极材料及其制备方法和应用。其中，制备氧化铝包覆三元正极材料的方法采用片状γ-氧化铝作为包覆剂，通过干法包覆在三元正极材料表面，可以获得均匀连续且致密的氧化铝包覆层，从而现在提高三元正极材料的电性能，且方法简单、无污染、成本低，适合工业化生产。
[0005]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备氧化铝包覆三元正极材料的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将三元正极材料与片状γ-氧化铝进行混合搅拌处理，以便使所述片状γ-氧化铝粘附在所述三元正极材料的至少部分表面，得到混合物料；(2)对所述混合物料进行第一烧结处理，得到所述氧化铝包覆三元正极材料。
[0006]专利技术人发现，片状γ-氧化铝为尖晶石结构，具有多孔性，且分散度高，吸附性强。通过采用片状γ-氧化铝作为三元正极材料的包覆剂，可以在较低的包覆剂用量下，使三元正极材料颗粒获得均匀连续的氧化铝包覆层。同时，该方法通过干法机械混合的方式使片状γ-氧化铝粘附在三元正极材料表面，包覆层更为均匀连续，更利于包覆层性能的发挥。进一步地，通过烧结处理，即可在三元正极材料表面形成均匀连续且致密的氧化铝包覆层。由此，通过本专利技术的方法制备氧化铝包覆三元正极材料，可以显著提高三元正极材料的电性能，且该方法简单、无污染、成本低，适合工业化生产。
[0007]另外，根据本专利技术上述实施例的制备氧化铝包覆三元正极材料的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0008]在本专利技术的一些实施例中，所述三元正极材料具有如式(I)所示的组成，
[0009]LiNi
x
Co
y
Mn
1-x-y
O2ꢀꢀ
(I)，
[0010]其中，0.5<x≤0.8，0.1≤y≤0.2。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述片状γ-氧化铝的厚度不大于50nm，片长为0.5～0.8μm。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述混合搅拌处理中，搅拌桨桨叶外缘的线速度为30～40m/s，处理时间为10～30min。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述混合物料中，所述片状γ-氧化铝的质量分数为0.3％～0.8％。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述第一烧结处理在有氧条件下进行，所述第一烧结处理中通入氧气的流量为1.0～2.0L/min。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述第一烧结处理在300～600℃下进行2～7h完成。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述方法进一步包括：(a)将三元正极材料前驱体与锂源进行混合搅拌；(b)对步骤(a)所得混料进行第二烧结处理，得到所述三元正极材料。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述三元正极材料前驱体与所述锂源的摩尔比为1:(1.03～1.08)
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述混合搅拌中，搅拌桨桨叶外缘的线速度为20～30m/s，混合搅拌时间为10～30min。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述第二烧结处理在有氧条件下进行，所述第二烧结处理中通入氧气的流量为1.0～2.0L/min。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述第二烧结处理在850～950℃下进行12～30h完成。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述三元正极材料前驱体的平均粒径为5～15μm。
[0022]在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种氧化铝包覆三元正极材料。根据本专利技术的实施例，该氧化铝包覆三元正极材料是由上述实施例的制备氧化铝包覆三元正极材料的方法制备得到的。由此，该氧化铝包覆三元正极材料表面的氧化铝包覆层均匀连续且致密，因而具有优异的电化学性能。
[0023]在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种锂离子电池。根据本专利技术的实施例，该锂离子电池包括上述实施例的氧化铝包覆三元正极材料。由此，该锂离子电池具有优异的循环性能、倍率性能等电性能。
[0024]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0025]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0026]图1是根据本专利技术一个实施例的制备氧化铝包覆三元正极材料的方法流程示意图；
[0027]图2是实施例1～3、对比例1制备得到的三元正极材料所制成电池的性能测试结果图。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0029]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0030]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备氧化铝包覆三元正极材料的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将三元正极材料与片状γ-氧化铝进行混合搅拌处理，以便使片状γ-氧化铝粘附在三元正极材料的至少部分表面，得到混合物料；(2)对混合物料进行第一烧结处理，得到氧化铝包覆三元正极材料。
[0031]下面进一步对根据本专利技术实施例的制备氧化铝包覆三元正极材料的方法进行详细描述。参考图1，该方法包括：
[0032]S100：片状γ-氧化铝干法包覆...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备氧化铝包覆三元正极材料的方法，其特征在于，包括：(1)将三元正极材料与片状γ-氧化铝进行混合搅拌处理，以便使所述片状γ-氧化铝粘附在所述三元正极材料的至少部分表面，得到混合物料；(2)对所述混合物料进行第一烧结处理，得到所述氧化铝包覆三元正极材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三元正极材料具有如式(I)所示的组成，LiNi
x
Co
y
Mn
1-x-y
O2(I)，其中，0.5<x≤0.8，0.1≤y≤0.2。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述片状γ-氧化铝的厚度不大于50nm，片长为0.5～0.8μm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合搅拌处理中，搅拌桨桨叶外缘的线速度为30～40m/s，处理时间为10～30min。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合物料中，所述片状γ-氧化铝的质量分数为0.3％～0.8％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金凤，伍上福，刘璋勇，李雷，
申请(专利权)人：昆山宝创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：