一种氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法技术

本发明专利技术提出了一种氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，包括如下步骤：a）将镍钴锰酸锂正极材料溶于去离子水中，分散；b）将步骤a中分散后的镍钴锰酸锂正极材料中先后加入硝酸钙溶液和氟化铵溶液，硝酸钙溶液与氟化铵溶液的物质的量比为1∶2，反应生成氟化钙；c）将步骤b中得到悬浮液在温度75～85℃搅拌2～4小时，悬浮液蒸干，温度120℃恒温干燥12小时；d）将步骤c中干燥后的物质置于马弗炉内进行焙烧热处理，自然冷却，即得氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料。本发明专利技术采用氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料，其维持了镍钴锰酸锂正极材料自身较高的初始容量，抑制镍钴锰酸锂正极材料中过渡金属在充放电循环过程中在电解质中的溶解，改善该正极材料的容量保持率。

【技术实现步骤摘要】
一种氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法
本专利技术涉及电池领域，尤其涉及一种氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法。
技术介绍
锂离子电池是新一代的绿色高能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点，因此深受人们的欢迎。在锂离子电池中，正极材料是最重要的部分，目前，研究最多的正极材料是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂和镍钴锰酸锂，由于镍钴锰酸锂具有比容量高，放电倍率佳，循环性能优异，安全性好，成本低，且价格相对较低等优点，因此备受青睐。但是镍钴锰酸锂正极材料在充放电过程中，电解液会溶解正极材料中的过渡金属，导致电池循环性能差，电化学性能不稳定，因此亟待解决此问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，其维持了镍钴锰酸锂正极材料自身较高的初始容量，抑制镍钴锰酸锂正极材料中过渡金属在充放电循环过程中在电解质中的溶解，改善镍钴锰酸锂正极材料的容量保持率。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，包括如下步骤：a）将镍钴锰酸锂正极材料溶于去离子水中，分散3～4小时；b）将所述步骤a中分散后的镍钴锰酸锂正极材料中加入硝酸钙溶液，随后加入氟化铵溶液，所述硝酸钙溶液与所述氟化铵溶液的物质的量比为1:2，反应生成氟化钙；c）将所述步骤b中得到悬浮液在温度75～85℃下恒温搅拌2～4小时，待悬浮液蒸干，在温度120℃条件下恒温干燥12小时；d）将所述步骤c中干燥后的物质置于马弗炉内进行焙烧热处理，在炉内自然冷却，即得氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料。优选地，所述步骤b中氟化钙与所述镍钴锰酸锂正极材料的质量比为0.01～0.1:1。优选地，所述步骤b中所述氟化钙与所述镍钴锰酸锂正极材料的质量比为0.01～0.05:1。优选地，所述步骤b中所述氟化钙与所述镍钴锰酸锂正极材料的质量比为0.05:1。优选地，所述马弗炉焙烧热处理的条件为温度650℃，保温6小时。优选地，所述步骤a中分散包括超声波分散0.5～1小时，再磁力搅拌3小时。优选地，所述镍钴锰酸锂正极材料中镍:钴:锰的物质的量比为1:1:1。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术采用氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料，其维持了镍钴锰酸锂正极材料自身较高的初始容量，抑制镍钴锰酸锂正极材料中过渡金属在充放电循环过程中在电解质中的溶解，改善镍钴锰酸锂正极材料的容量保持率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料方法的一个实施例工艺流程示意图；图2为本专利技术对比例2中未进行氟化钙包覆的镍钴锰酸锂正极材料、实施例1、实施例3和实施例5制得正极材料包覆LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2样品XRD图；图3为本专利技术对比例3中20μm放大倍率下未进行氟化钙包覆的LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2的ESEM电镜照片；图4为本专利技术对比例3中5μm放大倍率下未进行氟化钙包覆的LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2的ESEM电镜照片；图5为本专利技术对比例3中20μm放大倍率下氟化钙包覆量为5%时LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2的ESEM电镜照片；图6为本专利技术对比例3中5μm放大倍率下氟化钙包覆量为5%时LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2的ESEM电镜照片；图7为本专利技术对比例3中5%CaF2包覆LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2的EDAX能谱分析图；图8为本专利技术对比例4中实施例5制得正极材料中元素钴Co的XPS图；图9为本专利技术对比例4中实施例5制得正极材料中元素锰Mn的XPS图；图10为本专利技术对比例4中实施例5制得正极材料中元素镍Ni的XPS图；图11为本专利技术对比例5中未进行氟化钙包覆的LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2材料循环伏安测试；图12为本专利技术对比例5中实施例1制得LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2材料循环伏安测试；图13为本专利技术对比例5中实施例3制得LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2材料循环伏安测试；图14为本专利技术对比例5中实施例5制得LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2材料循环伏安测试；图15为本专利技术对比例6中未充放电前未进行氟化钙包覆的LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2材料和实施例5制得LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2材料交流阻抗谱图；图16为本专利技术对比例6中5次循环后未进行氟化钙包覆的LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2材料和实施例5制得LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2材料交流阻抗谱图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1根据图1所示的优选实施例，一种氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，包括如下步骤：a）将镍钴锰酸锂正极材料溶于去离子水中，分散3～4小时；b）将步骤a中分散后的镍钴锰酸锂正极材料中加入硝酸钙溶液，随后加入氟化铵溶液，硝酸钙溶液与氟化铵溶液的物质的量比为1:2，反应生成氟化钙；c）将步骤b中得到悬浮液在温度75～85℃下恒温搅拌2～4小时，待溶剂蒸干，在温度120℃条件下恒温干燥12小时；d）将步骤c中干燥后的物质置于马弗炉内进行焙烧热处理，在炉内自然冷却，即得氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料。镍钴锰酸锂正极材料中过渡金属元素镍、钴、锰的物质的量比有多种情况，在本专利技术中，选取镍钴锰酸锂正极材料中镍:钴:锰的物质的量比为1:1:1，其化学式为LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2，对于本领域技术人员可以想到的镍钴锰酸锂正极材料镍、钴、锰的其他情况物质的量配比均为本专利技术所提出的方法的保护范围。步骤a中将LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2正极材料分散的步骤为首先经超声波分散0.5～1小时，此处超声波分散使用的仪器是昆山市超声仪器有限公司生产的KQ-300GVDV型三频恒温数控超声波清洗器，再磁力搅拌3小时，本专利技术所用的超声波清洗器并不局限于本实施例所用的仪器，其他本领域技术人员可以得到的超声波分散仪器也可实现此效果。超声波分散与磁力搅拌的作用是把固体颗粒分散、搅拌均匀以及将混合物中的溶剂（水）蒸发掉即可。超声波分散的作用是使得固体颗粒分散，磁力搅拌的作用是混合均匀及将溶剂挥发掉。步骤b中滴加硝酸钙Ca(NO3)2溶液，边搅拌边滴加NH4F溶液，在本专利技术中硝酸钙溶液与氟化铵溶液的物质的量比为1:2，形成CaF2沉淀。在本专利技术中其他钙盐例如氯化钙或者硫酸钙均无法取代硝酸钙，氟化铵也无法使用其他氟盐取代，原因是钙盐与氟盐反应后生成氟化钙与另一种盐，该种盐必须在加热过程中易挥发分解，不保留在混合物中，否则会给整个反应体系带来杂质。在本实施例中选择硝酸钙和氟化铵溶液的浓度为0.1mol/L，其浓度可以为本领域技术人员可以想到的其他数值，可生成氟化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：a）将镍钴锰酸锂正极材料溶于去离子水中，分散3～4小时；b）将所述步骤a中分散后的镍钴锰酸锂正极材料中加入硝酸钙溶液，随后加入氟化铵溶液，所述硝酸钙溶液与所述氟化铵溶液的物质的量比为1:2，反应生成氟化钙；c）将所述步骤b中得到悬浮液在温度75～85℃下恒温搅拌2～4小时，待溶剂蒸干，在温度120℃条件下恒温干燥12小时；d）将所述步骤c中干燥后的物质置于马弗炉内进行焙烧热处理，在炉内自然冷却，即得氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种氟化钙包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：a)将镍钴锰酸锂正极材料溶于去离子水中，分散3～4小时；b)将所述步骤a中分散后的镍钴锰酸锂正极材料中加入硝酸钙溶液，随后加入氟化铵溶液，所述硝酸钙溶液与所述氟化铵溶液的物质的量比为1:2，反应生成氟化钙；c)将所述步骤b中得到悬浮液在温度75～85℃下恒温搅拌2～4小时，待溶剂蒸干，在温度120℃条件下恒温干燥12小时；d)将所述步骤c中干燥后的物质置于马弗炉内进行焙烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：揭志富，黄莉敏，马丽萍，
申请(专利权)人：惠州市泰格威电池有限公司，
类型：发明
国别省市：