【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种al元素表面修饰的正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前随着新能源汽车、电子设备的普及，对锂电池的需求日益增长。同时，由于现有电池充电效率无法满足人们使用需求，造成了新能源汽车里程焦虑、手机电池电量焦虑等问题，因此对锂电池的耐用性提出了更高的要求。随着对锂电池研究的深入，发现包覆是能够最直接影响材料循环性能的方法，能够减轻材料和电解液发生的副反应，显著改变材料电性能。
2、铝(al)作为锂电池正极材料常用的表面包覆剂，能够稳定晶格结构，防止正极材料在高电压放电下结构坍塌，理论上能够有效提升锂离子电池的容量以及循环性能，但是在实际应用过程中提升的效果缺较为有限。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一是为了克服现有技术采用铝对正极材料表面进行包覆时，锂离子电池容量及循环性能的提升幅度较小的缺陷，而提供一种能够有效提升锂离子电池容量及循环性能的al元素表面修饰的正极材料。
2、本专利技术的目的之二在于提供上述al元素表面修饰的正极材料的制备方法。
3、本专利技术的目的之三在于提供上述al元素表面修饰的正极材料在锂离子电池中的应用。
4、具体地，本专利技术提供的al元素表面修饰的正极材料表示为lixcoinijmnkmmo2-x@al2o3，0.6＜x≤1，0≤i≤0.4，0≤j≤0.5，0≤k≤0.6，0≤m≤0.2，且i+j+k+m+x＝1，m为b3+、mg2+、k+、ca2+、v3+
5、所述al元素表面修饰的正极材料采用以下方法1对al含量进行测试的结果为f1，采用以下方法2对al含量进行测试的结果为f2，f1-f2≤400ppm；
6、方法1：将al元素表面修饰的正极材料采用第一酸液溶解后进行icp测试，得到al含量f1；
7、方法2：将al元素表面修饰的正极材料与金属氟化物混合后高温煅烧，再将所得烧结产物采用第二酸液溶解后进行icp测试，得到al含量f2。
8、本专利技术提供的al元素表面修饰的正极材料的制备方法包括将正极材料和含铝化合物在改性剂的存在下于水中搅拌反应，所述改性剂为聚乙烯吡咯烷酮和氢氧化钴及碳酸铵的混合物，之后将所得反应产物进行高温烧结，即得al元素表面修饰的正极材料。
9、本专利技术的专利技术人经过深入且广泛研究之后发现，现有技术采用铝对正极材料表面进行包覆时，锂离子电池容量及循环性能的提升幅度之所以较小，主要是因为包覆过程中由于温度较低、反应时间不足等原因，会导致al在正极材料表面上未实现均匀包覆而转变为α-al2o3，α-al2o3以微小颗粒的状态附着于正极材料表面，从而影响锂离子电池容量及循环性能的发挥。
10、本专利技术的专利技术人在研究过程中惊喜地发现，将al元素表面修饰的正极材料分别采用gicp测试(酸液溶解后icp测试)以及dicp测试(金属氟化物混合后高温煅烧、酸液溶解后icp测试)对其中al元素含量进行测试时，两者的差值能够很好地反映正极材料表面铝的状态，当差值越大时，铝倾向于以颗粒态α-al2o3的形式存在，当差值越小时，铝倾向于在正极材料表面均匀包覆。当将两者的差值控制在≤400ppm时，能够显著提高锂离子电池的容量及循环性能。相应地，在al元素表面修饰的正极材料的制备过程中，以聚乙烯吡咯烷酮和氢氧化钴及碳酸铵的混合物作为改性剂，能够影响al在正极材料表面的包覆形态，实现均匀包覆，降低颗粒态α-al2o3存在的概率，最终使所得al元素表面修饰的正极材料中的f1-f2≤400ppm。
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1.一种Al元素表面修饰的正极材料，其特征在于，所述Al元素表面修饰的正极材料表示为LixCoiNijMnkMmO2-x@Al2O3，0.6＜x≤1，0≤i≤0.4，0≤j≤0.5，0≤k≤0.6，0≤m≤0.2，且i+j+k+m+x＝1，M为B3+、Mg2+、K+、Ca2+、V3+、V4+、Cr3+、Cu2+、Zn2+、Zr4+、Nb5+或Sn4+；
2.根据权利要求1所述的Al元素表面修饰的正极材料，其特征在于，所述第一酸液和第二酸液各自独立地选自盐酸、硫酸和硝酸中的至少一种；所述第一酸液和第二酸液的浓度各自独立地为0.5～10mol/L。
3.根据权利要求所述的Al元素表面修饰的正极材料，其特征在于，所述金属氟化物为LiF和/或KF；所述Al元素表面修饰的正极材料与金属氟化物的质量比为1:(0.001～0.1)。
4.根据权利要求所述的Al元素表面修饰的正极材料，其特征在于，所述高温煅烧的条件包括温度为850～900℃，温度为0.5～5h。
5.权利要求1～4中任意一项所述Al元素表面修饰的正极材料的制备方法，其特征在于，该方
6.根据权利要求5所述的Al元素表面修饰的正极材料的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮的用量与正极材料的用量的质量比为(1～5):100；
7.根据权利要求5所述的Al元素表面修饰的正极材料的制备方法，其特征在于，所述正极材料表示为LixCoiNijMnkMmO2-x，0.6＜x≤1，0≤i≤0.4，0≤j≤0.5，0≤k≤0.6，0≤m≤0.2，且i+j+k+m+x＝1，M为B3+、Mg2+、K+、Ca2+、V3+、V4+、Cr3+、Cu2+、Zn2+、Zr4+、Nb5+或Sn4+。
8.根据权利要求5所述的Al元素表面修饰的正极材料的制备方法，其特征在于，所述含铝化合物选自偏铝酸、偏铝酸钠和偏铝酸钾中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的Al元素表面修饰的正极材料的制备方法，其特征在于，所述高温烧结的条件包括温度为400～800℃，时间为2～12h。
10.权利要求1～4中任意一项所述Al元素表面修饰的正极材料在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种al元素表面修饰的正极材料，其特征在于，所述al元素表面修饰的正极材料表示为lixcoinijmnkmmo2-x@al2o3，0.6＜x≤1，0≤i≤0.4，0≤j≤0.5，0≤k≤0.6，0≤m≤0.2，且i+j+k+m+x＝1，m为b3+、mg2+、k+、ca2+、v3+、v4+、cr3+、cu2+、zn2+、zr4+、nb5+或sn4+；
2.根据权利要求1所述的al元素表面修饰的正极材料，其特征在于，所述第一酸液和第二酸液各自独立地选自盐酸、硫酸和硝酸中的至少一种；所述第一酸液和第二酸液的浓度各自独立地为0.5～10mol/l。
3.根据权利要求所述的al元素表面修饰的正极材料，其特征在于，所述金属氟化物为lif和/或kf；所述al元素表面修饰的正极材料与金属氟化物的质量比为1:(0.001～0.1)。
4.根据权利要求所述的al元素表面修饰的正极材料，其特征在于，所述高温煅烧的条件包括温度为850～900℃，温度为0.5～5h。
5.权利要求1～4中任意一项所述al元素表面修饰的正极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括将正极材料和含铝化合物在改性剂的存在下于水中...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏肖南，黄楚红，王静任，陈梦瑶，林建雄，张见，
申请(专利权)人：厦门厦钨新能源材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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