包覆型三元正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池领域，公开了一种包覆型三元正极材料及其制备方法和应用。该制备方法包括如下步骤：(1)将三元正极材料与镁铝水滑石进行固相混合；(2)将步骤(1)得到的混合物进行焙烧，得到MgO

【技术实现步骤摘要】
包覆型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，具体涉及一种包覆型三元正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]金属氧化物包覆是锂离子电池三元正极材料，尤其是高镍型NCM622、NCM811、NCA等三元正极材料的重要改性手段，可以增强材料的表面结构稳定性，提高材料的循环性能和高温性能。
[0003]常见应用于三元正极材料包覆的金属氧化物主要有TiO2、SnO2、ZrO2、Al2O3等，工业上以Al2O3包覆为主。例如，CN111600024A公开了一种液相法包覆三元正极材料改性方法，将铝酸酯类偶联剂与镍钴锰三元正极材料通过液相混合后置于含氧气氛下进行煅烧，得到具有均匀、致密、纳米厚度的氧化铝包覆层的镍钴锰三元正极材料。CN109244407A公开了一种氧化镁、氧化铝共混包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，经过将氧化镁与氧化铝采用镁离子溶液与铝离子溶液共混方式进行处理镍钴锰酸锂材料，使得能够形成氧化镁和氧化铝共同包覆的镍钴锰酸锂材料。上述湿法包覆的包覆效果好，但是工艺较为复杂，难以实现大规模工业化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的工艺复杂、难以大规模工业化的问题，提供一种包覆型三元正极材料及其制备方法和应用，该制备方法可以有效改善三元正极材料的循环稳定性和安全性能，并且具有工艺简单、成本低廉、易于工业化生产的优势。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种包覆型三元正极材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0006](1)将三元正极材料与镁铝水滑石进行固相混合；
[0007](2)将步骤(1)得到的混合物进行焙烧，得到MgO
‑
Al2O3复合氧化物包覆的三元正极材料。
[0008]优选地，步骤(1)中，所述三元正极材料的组成如LiNi
x
Co
y
M
z
O2所示，式中M＝Mn或Al，x+y+z＝1，0.5≤x≤1，0≤y＜1，0≤z≤1。
[0009]优选地，步骤(1)中，所述三元正极材料选自LiNi
0.5
Co
0.3
Mn
0.2
O2、LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2、LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2和LiNi
0.8
Co
0.15
Al
0.05
O2中的一种或多种。
[0010]优选地，步骤(1)中，所述三元正极材料为球形或近球形。
[0011]优选地，步骤(1)中，所述三元正极材料的粒径为6
‑
15微米，优选为8
‑
12微米。
[0012]优选地，步骤(1)中，所述镁铝水滑石中镁元素与铝元素的摩尔比为2
‑
4.8：1，优选为2
‑
3：1。
[0013]优选地，步骤(1)中，所述镁铝水滑石的径向尺寸为50
‑
80纳米，厚度为15
‑
25纳米。
[0014]优选地，步骤(1)中，相对于三元正极材料，以金属氧化物计的镁铝水滑石的用量
为0.05
‑
1.5重量％，优选为0.1
‑
1重量％。
[0015]优选地，步骤(1)中，所述固相混合的方式为球磨。
[0016]优选地，步骤(1)中，球磨条件为转速200
‑
500rpm，时间1
‑
5h。更优选地，球磨条件为转速300
‑
400rpm，时间1.5
‑
2h。
[0017]优选地，步骤(2)中，所述焙烧的条件包括：温度450
‑
600℃，时间2
‑
8h；优选地，所述焙烧的条件包括：以2
‑
5℃/min的升温速率升温至500
‑
550℃，恒温3
‑
6h。
[0018]本专利技术第二方面提供利用上述本专利技术的制备方法得到的MgO
‑
Al2O3复合氧化物包覆的三元正极材料。
[0019]本专利技术第三方面提供上述MgO
‑
Al2O3复合氧化物包覆的三元正极材料作为锂离子电池正极材料的应用。
[0020]通过上述技术方案，本专利技术提供的包覆型三元正极材料的制备方法，通过高温下纳米镁铝水滑石的分解，得到MgO
‑
Al2O3复合氧化物包覆层，镁元素和铝元素得以保持原子级别的均匀分布，可以有效提高三元材料特别是高镍三元材料的循环稳定性，降低表面残碱。同时，Mg
2+
的半径为72pm，与Li
+
的半径76pm接近，少量镁元素通过包覆掺杂的方式进入到三元材料晶格中，有利于减少锂镍混排程度，有助于进一步改善三元材料的循环性能，而Al2O3的存在又防止过多的镁元素掺入晶格，引起较大的容量损失。通过本专利技术的上述方法进行MgO
‑
Al2O3复合氧化物包覆比单一氧化物包覆的效果更好。
[0021]此外，本专利技术的制备方法采用干法包覆的方式，还具有工艺简单、生产效率高、成本低廉、适合工业化生产的优点。
附图说明
[0022]图1是本专利技术对比例1的包覆型三元正极材料的扫描电镜图(a,a
’
)和实施例1的包覆型三元正极材料的扫描电镜图(b,b
’
)。
[0023]图2为本专利技术实施例和对比例的三元正极材料的0.5C倍率循环性能图。
具体实施方式
[0024]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0025]本专利技术第一方面提供一种包覆型三元正极材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0026](1)将三元正极材料与镁铝水滑石进行固相混合；
[0027](2)将步骤(1)得到的混合物进行焙烧，得到MgO
‑
Al2O3复合氧化物包覆的三元正极材料。
[0028]本专利技术的制备方法使用的三元正极材料没有特别的限定，为了得到良好的包覆效果，所述三元正极材料的组成可以如LiNi
x
Co
y
M
z
O2所示，式中M＝Mn或Al，x+y+z＝1，0.5≤x≤1，0≤y＜1，0≤z≤1；优选地，0.6≤x<1，0<y≤0.2，0<z≤0.2。
[0029]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包覆型三元正极材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：(1)将三元正极材料与镁铝水滑石进行固相混合；(2)将步骤(1)得到的混合物进行焙烧，得到MgO
‑
Al2O3复合氧化物包覆的三元正极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述三元正极材料的组成如LiNi
x
Co
y
M
z
O2所示，式中M＝Mn或Al，x+y+z＝1，0.5≤x≤1，0≤y＜1，0≤z≤1；优选地，所述三元正极材料选自LiNi
0.5
Co
0.3
Mn
0.2
O2、LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2、LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2和LiNi
0.8
Co
0.15
Al
0.05
O2中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述三元正极材料为球形或近球形；优选地，所述三元正极材料的粒径为6
‑
15微米，优选为8
‑
12微米。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述镁铝水滑石中镁元素与铝元素的摩尔比为2
‑
4.8：1，优选为2
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴仲葭，李刚，杜泽学，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：