一种正极材料的表面包覆方法技术

本发明专利技术提供了一种正极材料的表面包覆方法，包括以下步骤：A、配制含有纳米无机包覆材料的悬浮液，调节悬浮液的pH值至正极材料的等电点pl1和纳米无机包覆材料的等电点pl2之间，且pH≠pl1，pH≠pl2；B、在步骤A的体系中加入正极材料，搅拌后将粉体过滤，干燥后热处理，得到表面包覆有纳米无机包覆材料的正极材料。本发明专利技术提供的方法，通过调节体系的pH值，采用静电自组装的方式在正极材料表面包覆致密的纳米无机层，工艺简单，易于实施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池领域，尤其涉及。
技术介绍
锂离子电池自上世纪九十年代问世以来，由于其高能量密度，高功率密度及良好的循环性能而广泛应用于各类便携式电子产品领域。随着全球经济的蓬勃发展，能源问题已经相当突出，因此汽车动力电池对锂离子电池的需求已经十分紧迫。正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一。目前商用最多的正极材料是 LiCoO2，但由于LiCoO2中Co资源短缺、价格昂贵，具有毒性，且对环境存在一定的污染，因此无法满足大型动力电池的要求。LiMn2O4虽然成本低廉且对环境友好，但该材料循环性能较差，Mn2+的溶出会导致电池出现安全问题。从1997年开始，John B Goodenough等研究小组报道了 LiMPO4 (M=Fe，Mn，Co，Ni)锂离子电池正极材料，然而LiFePO4材料的电子电导率及能量密度较低，难以满足新一代大容量锂离子二次电池的需要，且在过充电时LiFePO4中的Fe也会溶出沉积在负极表面造成电池阻抗增大，影响电池的循环性能及安全性。从2000年开始，现有技术中开始寻求采用溶胶凝胶法或固相包覆法将无机物包覆于正极材料表面，以提高电池的安全性能和循环性能。但是，一方面，溶胶凝胶法、固相包覆法难以在正极材料表面形成致密包覆层，使得电池的安全性能和循环性能仍然不能满足要求；另一方面现有技术中包覆步骤繁琐，工艺复杂。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术中存在的正极材料表面难以形成致密的无机包覆层，且包覆步骤繁琐的技术问题。本专利技术提供了，包括以下步骤A、配制含有纳米无机包覆材料的悬浮液,调节悬浮液的pH值至正极材料的等电点Pl1 和纳米无机包覆材料的等电点pl2之间，且pH Φ pl1； pH Φ pl2 ；B、在步骤A的体系中加入正极材料，搅拌后将粉体过滤，干燥后热处理，得到表面包覆有纳米无机包覆材料的正极材料。本专利技术提供的正极材料的表面包覆方法中，通过调节体系的pH值，使pH值位于正极材料的等电点Pl1与纳米无机包覆材料的等电点Pl2之间，且PH古pl1；pH ^ pl2,因此体系中等电点较低的颗粒释放质子，表面带负电，而等电点较高的颗粒质子化，表面带正电， 因此通过颗粒之间的静电吸附力，从而纳米无机包覆材料以静电自组装的方式均匀包覆于正极材料表面，在正极材料表面形成致密的包覆层，从而有效提高采用该包覆后的正极材料的锂离子电池的安全性能和循环性能。本专利技术中，仅通过调节体系PH值，即可实现纳米无机包覆材料致密包覆于正极材料表面，工艺简单，易于实施。具体实施方式本专利技术提供了，包括以下步骤A、配制含有纳米无机包覆材料的悬浮液,调节悬浮液的pH值至正极材料的等电点Pl1 和纳米无机包覆材料的等电点pl2之间，且pH Φ pl1； pH Φ pl2 ；B、在步骤A的体系中加入正极材料，搅拌后将粉体过滤，干燥后热处理，得到表面包覆有纳米无机包覆材料的正极材料。本专利技术提供的正极材料的表面包覆方法中，通过调节体系的pH值，使pH值位于正极材料的等电点Pl1与纳米无机包覆材料的等电点Pl2之间，且PH古pl1；pH ^ pl2,因此体系中等电点较低的颗粒释放质子，表面带负电，而等电点较高的颗粒质子化，表面带正电， 因此通过颗粒之间的静电吸附力，从而纳米无机包覆材料以静电自组装的方式均匀包覆于正极材料表面，在正极材料表面形成致密的包覆层，从而有效提高采用该包覆后的正极材料的锂离子电池的安全性能和循环性能。本专利技术中，仅通过调节体系PH值，即可实现纳米无机包覆材料致密包覆于正极材料表面，工艺简单，易于实施。本专利技术中，正极材料、纳米无机包覆材料的等电点的测试均通过Zeta电位仪测定。本专利技术中，所述纳米无机包覆材料为本领域技术人员常用的各种非水溶性无机粉末。优选情况下，所述纳米无机包覆材料选自纳米氧化招、纳米氧化锌、纳米磷酸招或纳米硫酸钡。其中，氧化铝的等电点为9. 2，氧化锌的等电点为9. 3，磷酸铝的等电点为4. 7，硫酸锁的等电点为5. 3。所述纳米无机包覆材料的粒径20nm-50nm。通过对无机包覆材料的粒径进行选择， 使得纳米材料可以将正极 材料较致密地包覆，提高包覆层与正极材料的结合力。本专利技术中，对正极材料没有特殊要求，可直接采用现有技术中常用的各种正极材料。例如，所述正极材料为 LiNiQ.5MnQ.502、LiMn204、LiFePO4 或 LiNia8Coai5Alaci5O^ 其中，LiNia5Mna5O2的等电点为7. 2，LiMn2O4的等电点为6. 8，LiFePO4的等电点为7. 0， LiNia8Coai5Ala05O2 的等电点为 7. 4。本专利技术中，所述纳米无机包覆材料可以直接采用商购产品，也可以通过自己合成。 例如，所述配制含有纳米无机包覆材料的悬浮液的方法包括将商购得到的纳米无机包覆材料直接分散于分散剂中，所述分散剂为水或水溶液，混合均匀后即得到前述悬浮液。本专利技术中，为保证纳米材料的活性，所述纳米无机包覆材料优选通过自己合成。因此，所述配制含有纳米无机包覆材料的悬浮液的方法包括配制所述纳米无机包覆材料对应的无机盐溶液，往所述无机盐溶液中逐滴加入沉淀剂使反应生成纳米无机包覆材料颗粒，得到含有纳米无机包覆材料的悬浮液。其中，所述纳米无机包覆材料对应的无机盐为硝酸盐、醋酸盐或氯化物，所述沉淀剂为氨水、磷酸盐或硫酸盐。优选情况下，所述纳米无机包覆材料对应的无机盐为硝酸铝、硝酸锌、醋酸铝、氯化铝、氯化钡，所述沉淀剂为氨水、磷酸二氢铵、磷酸氢铵或硫酸钠。作为本领域技术人员的公知常识，当无机盐所含的阳离子为Al3+、Zn2+时，则不能采用硫酸盐作为沉淀剂，此时沉淀剂可选自氨水、磷酸二氢铵或磷酸氢铵。而当无机盐所含的阳离子为Ba2+时，沉淀剂则可选自氨水、磷酸二氢铵、磷酸氢铵或硫酸钠。本专利技术中，正极材料表面包覆的纳米无机包覆材料不宜过多，否则会降低电池容量，从而降低电池的循环性。优选情况下，所述纳米无机包覆材料与正极材料的质量比为 2—8 92—98ο根据本专利技术的方法，调节悬浮液的体系至Pl1和Pl2之间后，然后往体系中加入正极材料，此时正极材料与纳米无机包覆材料之间通过静电吸附，从而纳米无机包覆材料均匀包覆于正极材料表面。此时，对体系进行搅拌，使正极材料与纳米无机包覆材料充分接触，从而进一步保证包覆层的致密度。然后，将体系中的粉体过滤，过滤得到的粉体即为纳米无机包覆材料包覆的正极材料，然后进行干燥、热处理。所述干燥步骤可通过直接将过滤后的粉体置于鼓风烘箱中100°C下烘干。所述热处理在氧气气氛或惰性气氛中进行。具体地，所述纳米无机包覆材料为无机氧化物时，所述热处理在氧气气氛中进行。所述纳米无机包覆材料为其它无机化合物，例如磷酸铝，所述热处理在惰性气氛中进行。所述惰性气氛为氮气气氛或元素周期表第零族对应的各种气体气氛。更优选情况下，所述热处理的温度为400-600°C，热处理时间为4_8h。为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例及对比例中所采用原料，均通过商购得到。实施例1将九水合硝酸铝溶解于去离子水中配制成硝酸铝溶液，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极材料的表面包覆方法，其特征在于，包括以下步骤：A、配制含有纳米无机包覆材料的悬浮液，调节悬浮液的pH值至正极材料的等电点pl1和纳米无机包覆材料的等电点pl2之间，且pH≠pl1，pH≠pl2；B、在步骤A的体系中加入正极材料，搅拌后将粉体过滤，干燥后热处理，得到表面包覆有纳米无机包覆材料的正极材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁学远，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：