一种固体电解质包覆的锂离子电池正极材料的制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种固体电解质包覆的锂离子电池正极材料的制备方法。所述正极材料的化学组成包括内核LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种固体电解质包覆的锂离子电池正极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池正极材料
，具体涉及一种固体电解质包覆的锂离子电池正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]从目前的情况来看，锂离子电池的应用范围已经越来越广泛，比如随处可见的电脑、摄像机、手机等设备中都有锂电池的应用。目前对于电动汽车中锂离子电池的应用正在开发利用中，预计未来锂离子电池新能源汽车有可能会成为我们生活中的必不可少的代步工具，既能减少环境污染又能减少化石能源的损耗。
[0003]在锂离子电池中，正极材料占有很重要的地位，对锂离子电池的性能起着关键性的影响。层状镍钴锰(铝)氧化物LiNi
x
Co
y
M1‑
x
‑
y
O2三元正极材料结合了Ni、Co和M三种单一金属氧化物的优点，是一种极具发展前景的正极候选材料。特别是LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2(x≥0.8)的正极材料，具有高容量、较低制造成本等优点。但同时由于材料本身特点也存在着诸多技术问题，如表面副反应、颗粒微裂纹的产生等，这些问题限制了其应用的大规模推广。电极材料表面包覆改性是解决电池循环寿命下降的最常用、最有效的方法，因为包覆层能够有效保护活性材料免受外界腐蚀，从而提高材料的使用寿命。其次包覆层对电极材料中锂离子的传输有一定的影响，因此寻找合适的包覆层是有必要的。
[0004]过渡金属氧化物、磷化物通常用作涂层材料，因为它们不改变活性材料的结构，不参与电化学反应，并且可以保护活性电极材料免受腐蚀性电解质的影响。具有高Li
+
迁移率的Li
+
导体作为稳定的正极材料包覆物以克服正极固体电解质界面膜(CEI)的不稳定性已经获得极大的关注。LATP是一种优良的NASION快离子导体，具有高度的安全性和稳定性。因此，当正极材料表面涂有LATP时，它不仅可以通过隔离电解液和正极材料来改善正极材料在循环过程中与电解液之间的副反应以及材料表面裂纹的产生等问题，还可以降低液相和固相之间锂离子转移的阻抗，从而提高离子传输速率。
[0005]CN111755698A公开了一种氧化物固态电解质包覆的正极材料及其制备方法，其中，该方法首先获取氧化物固态电解质前驱体溶液，然后利用所述氧化物固态电解质前驱体溶液包覆正极材料，最后对包覆有所述氧化物固态电解质前驱体溶液的正极材料进行烧结，以获得氧化物固态电解质包覆的正极材料。该工艺流程长，且未公布包覆后材料电化学性能。
[0006]CN113555544A公开了一种Al
‑
Ti
‑
Mg元素共掺杂和LATP包覆的高压尖晶石LiNi
0.5
Mn
1.5
O4的制备方法，将原料通过湿法球磨后进行二次烧结得到正极材料；再将LATP与正极材料进行高温烧结，得到正极材料。
[0007]现行的包覆工艺流程复杂，需要寻找简单易行、周期短，同时所得材料性能优异，适合于工业化规模生产的包覆工艺。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种简易高效的固体电解质包覆锂离子电池正极材料的制备方法，本专利技术提供的固体电解质包覆的锂离子电池正极材料具有良好的倍率性能和循环稳定性。
[0009]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种固体电解质包覆的锂离子电池正极材料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0011]1)将可溶性镍源、可溶性钴源、可溶性锰(铝)源与去离子水混合，得到金属离子溶液；
[0012]2)分别配置氢氧化钠溶液与氨水，氨水分为底料氨和进料氨；
[0013]3)将步骤2)配置的底料氨加入至反应釜中，随后将配置的进料氨、氢氧化钠溶液和金属离子溶液分别并同时滴加至反应釜中进行共沉淀反应，随后经陈化、过滤、干燥得到正极材料前驱体镍钴锰(铝)氢氧化物；
[0014]4)将固体电解质、正极材料前驱体镍钴锰(铝)氢氧化物和锂源通过干法研磨混合，得到均匀混合物；
[0015]5)对所述混合物进行低温和高温两段煅烧，得到固体电解质包覆的锂离子电池正极材料。
[0016]所述正极材料的化学组成为LiNi
x
Co
y
M1‑
x
‑
y
O2，其中M为Mn或Al，x+y≤1；
[0017]所述固体电解质为磷酸钛铝锂(LATP)。
[0018]优选的，所述固体电解质LATP与正极材料的质量比为0.005～0.05:1。
[0019]优选的，所述固体电解质LATP的厚度为1～10nm；
[0020]所述固体电解质LATP包覆的锂离子电池正极材料的粒径为1～8μm。
[0021]优选的，所述锰(铝)源、钴源、镍源为可溶性金属盐(如硫酸盐、醋酸盐等)。
[0022]优选的，所述金属离子溶液浓度为1～3mol/L，氢氧化钠溶液为2～6mol/L，底液氨溶液浓度为0.4～0.6mol/L，进料氨溶液浓度为2～3.5mol/L，反应釜中通入氮气。
[0023]优选的，所述共沉淀反应的pH值为9～11；所述共沉淀反应的温度为45～65℃；所述共沉淀反应在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为400～1000rpm；所述共沉淀反应陈化时间为1
‑
5h，陈化时搅拌速度为200～400rpm；所述干燥温度为80℃
‑
120℃，干燥时间为12
‑
24h。
[0024]优选的，所述锂源为一水合氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂或醋酸锂。
[0025]优选的，所述锂源中的锂元素与镍钴锰(铝)氢氧化物前驱体中镍、钴、锰(铝)元素的摩尔比满足n(Li):n(Ni+Co+M)＝1.01～1.1:1。
[0026]优选的，所述研磨采用干法或湿法研磨混合，混合时间为20～30min。
[0027]优选的，所述低温煅烧的温度为400～700℃，保温时间为4～7h；所述高温煅烧的温度为700～900℃，保温时间为10～15h；升温至煅烧温度的升温速率优选为4～10℃/min；所述两段煅烧优选在氧气气氛下进行。
[0028]且，本专利技术还请求保护由上述方法制备的固体电解质LATP包覆的高镍材料在锂离子电池中的应用。
[0029]具体地，所述改性的高镍材料作为锂离子电池正极材料。
[0030]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供的一种固体电解质包覆的锂离子电池正极材料的制备方法，具有如下优异效果：
[0031]1、本专利技术提供了上述固体电解质包覆的锂离子电池正极材料的制备方法，本专利技术采用固相法制备固体电解质包覆的锂离子电池正极材料，直接将前驱体、LATP和锂源混合一步煅烧固相法制备得到固体电解质表面包覆的正极材料，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体电解质包覆的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：1)将可溶性镍源、可溶性钴源、可溶性锰(铝)源与去离子水混合，得到金属离子溶液；2)分别配置氢氧化钠溶液与氨水，氨水分为底料氨和进料氨；3)将步骤2)配置的底料氨加入至反应釜中，随后将配置的进料氨、氢氧化钠溶液和金属离子溶液分别并同时滴加至反应釜中进行共沉淀反应，随后经陈化、过滤、干燥得到正极材料前驱体镍钴锰(铝)氢氧化物；4)将固体电解质、正极材料前驱体镍钴锰(铝)氢氧化物和锂源通过研磨混合，得到均匀混合物；5)对所述混合物进行低温和高温两段煅烧，得到固体电解质包覆的锂离子电池正极材料。2.根据权利要求1所述的固体电解质包覆的锂离子电池正极材料，包括正极材料和包覆在所述正极材料表面的固体电解质；所述正极材料的化学组成为LiNi
x
Co
y
M1‑
x
‑
y
O2，其中M为Mn或Al，x+y≤1；所述固体电解质为磷酸钛铝锂(LATP)。3.根据权利要求2所述的固体电解质包覆的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述固体电解质LATP与正极材料的质量比为0.005～0.05:1。4.根据权利要求2所述的固体电解质包覆的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述固体电解质LATP的厚度为1～10nm；所述固体电解质LA...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱华丽，朱敏丹，陈召勇，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：