一种包覆改性富镍锂离子三元正极材料的制备方法及其产品技术

本发明专利技术公开了一种包覆改性富镍锂离子三元正极材料的制备方法及其产品，属于锂离子电池技术领域。本发明专利技术采用化学湿法，先制备LATP(Li

【技术实现步骤摘要】
一种包覆改性富镍锂离子三元正极材料的制备方法及其产品


[0001]本专利技术属于锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种包覆改性富镍锂离子电池三元正极材料的制备方法及其产品。

技术介绍

[0002]新能源时代的来临，革新了我们对存储能源的分配方式，为满足低碳排放的要求，高能量密度和长寿命的锂离子动力电池成为人们研究的热点，
[0003]三元正极材料LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2(x+y+z＝1)(NCM)以其高容量和高电压等优点，成为下一代锂离子电池正极材料的首选之一。但是，在目前的实际应用中，高镍三元正极材料的循环稳定性、倍率性能以及电池的安全性，受正极材料本身的晶体结构不稳定性的影响，以及在电极与电解液的接触界面处副反应发生后，过渡金属离子发生溶解现象，导致正极容量衰减，使应用收到了限制。
[0004]目前，改善三元正极材料的电化学性能简单而有效的方法就是对电极材料的表面进行包覆。通过包覆，可以减少晶格材料中氧的析出，抑制相转变，达到提升材料的首次库伦效率，缓解材料的容量衰减等问题。
[0005]公开号为CN 114551819 A的中国专利技术专利，公开了一种LATP/高镍复合正极材料、正极片和电池，LATP/高镍复合正极材料的制备方法，采用“三步法”升温烧结法进行烧结，得到固体电解质LATP(Li
1.3
Al
0.3
Ti
1.7
(PO4)3)，即LATP颗粒，然后与三元正极材料进行球磨并转入到模具中进行压制的高温固相法进行合成。公开号为CN107768632A的中国专利技术专利，公开了一种LATP单晶高电压正极材料及其制备方法，也是用高温固相法合成了包覆LATP的单晶高电压正极材料。上述两相专利的不足之处在于高温烧结，需要消耗很多能源，同时没有完全消除三元正极材料与包覆层之间的界面内阻，导致材料的电化学性能较差。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术提供一种固态电解质包覆改性富镍锂离子三元正极材料的制备方法，方法主要包括采用共沉淀法制备三元正极材料的前驱体，和化学湿法对三元正极材料表面进行包覆改性，然后进行煅烧、研磨、过筛，得到具有固态电解质包覆层的三元正极材料，降低了锂离子内部传输的阻抗，促进了锂离子电荷的转移和传输，有效地提高了电池的能量密度，改善了电池的电化学性能。
[0007]技术方案：
[0008]本专利技术公开一种包覆改性富镍锂离子三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤(1)、包覆液的制备：按照LATP(Li
1.3
Al
0.3
Ti
1.7
(PO4)3)的摩尔比，称取柠檬酸、乙二醇、LiNO3和Al(NO3)3·
9H2O、钛酸丁酯、磷酸三乙酯溶于溶剂中，稀释后作为包覆液，标记为溶液A；
[0010]步骤(2)、三元正极材料的制备：将锂盐、镍盐、钴盐和锰盐按照合成LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2(其中x+y+z＝1)进行计算，溶解在溶剂中，标记为溶液B；
[0011]步骤(3)、包覆：将步骤1制得的溶液A，滴加到溶液B中，加热搅拌，蒸干后，烘干；
[0012]步骤(4)、烧结：将步骤(3)得到的粉末，研磨过筛，然后进行烧结热处理，冷却至室温，获得包覆改性锂离子三元正极材料。
[0013]优选的是，所述步骤(1)中溶剂为无水乙醇，步骤(2)中所述溶剂为去离子水或无水乙醇中的任意一种。
[0014]上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中柠檬酸、乙二醇、LiNO3和Al(NO3)3·
9H2O、钛酸丁酯、磷酸三乙酯总计3g溶于150mL乙醇中。
[0015]上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中包覆液的浓度为2
‑
4g/250ml。
[0016]上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中包覆液的浓度为2g/250ml。
[0017]上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中包覆液的浓度为3g/250ml。
[0018]上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中包覆液的浓度为4g/250ml。
[0019]上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中包覆液为LATP(Li
1.3
Al
0.3
Ti
1.7
(PO4)3)包覆液。
[0020]上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中将锂盐、镍盐、钴盐和锰盐合成LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2，其中x+y+z＝1，Ni:Co:Mn金属离子摩尔比为5
‑
8:1
‑
2:1
‑
3。
[0021]上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中Ni:Co:Mn金属离子摩尔比为5:2:3。
[0022]上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中Ni:Co:Mn金属离子摩尔比为6:2:2。
[0023]上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中Ni:Co:Mn金属离子摩尔比为8:1:1。
[0024]上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中锂盐需要过量1
‑
5％，即Li:Ni:Co:Mn＝(1.01
‑
1.05):x:y:z，x+y+z＝1，镍盐、钴盐、锰盐所组成的金属盐溶液总浓度在1.5
‑
3mol/L之间。
[0025]上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中锂盐需要过量1％，即Li:Ni:Co:Mn＝1.01:x:y:z，x+y+z＝1，镍盐、钴盐、锰盐所组成的金属盐溶液总浓度在1.5mol/L之间。
[0026]上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中锂盐需要过量3％，即Li:Ni:Co:Mn＝1.03:x:y:z，x+y+z＝1，镍盐、钴盐、锰盐所组成的金属盐溶液总浓度在2mol/L之间。
[0027]上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中锂盐需要过量5％，即Li:Ni:Co:Mn＝1.05:x:y:z，x+y+z＝1，镍盐、钴盐、锰盐所组成的金属盐溶液总浓度在3mol/L之间。
[0028]上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中锂盐为Li2CO3、LiNO3、LiOH
·
H2O或LiCH3COOH中的至少一种，镍盐为NiSO4·
6H2O或Ni(CH3COO)2·
4H2O中的至少一种，所述钴盐为CoSO4·
7H2O或Co(CH3COO)2·
4H2O中的至少一种，所述锰盐为MnSO4·
H2O或Mn(CH3COO)2·
4H2O中的至少一种。
[0029]上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中溶液A滴加到溶液B中后加入分散液，分散液为无水乙醇，浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包覆改性富镍锂离子三元正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)、包覆液的制备：按照LATP(Li
1.3
Al
0.3
Ti
1.7
(PO4)3)的摩尔比，称取柠檬酸、乙二醇、LiNO3和Al(NO3)3·
9H2O、钛酸丁酯、磷酸三乙酯溶于溶剂中，稀释后作为包覆液，标记为溶液A；步骤(2)、三元正极材料的制备：将锂盐、镍盐、钴盐和锰盐按照合成LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2(其中x+y+z＝1)进行计算，溶解在溶剂中，标记为溶液B；。步骤(3)、包覆：将步骤1制得的溶液A，滴加到溶液B中，加热搅拌，蒸干后，烘干；步骤(4)、烧结：将步骤(3)得到的粉末，研磨过筛，然后进行烧结热处理，冷却至室温，获得包覆改性锂离子三元正极材料。2.根据权利要求1所述的一种包覆改性富镍锂离子三元正极材料的制备方法及其产品，其特征在于：所述步骤(1)中柠檬酸、乙二醇、LiNO3和Al(NO3)3·
9H2O、钛酸丁酯、磷酸三乙酯总计3g溶于150mL乙醇中。3.根据权利要求1所述的一种包覆改性富镍锂离子三元正极材料的制备方法及其产品，其特征在于：所述步骤(1)中包覆液的浓度为2
‑
4g/250ml。4.根据权利要求1所述的一种包覆改性富镍锂离子三元正极材料的制备方法及其产品，其特征在于：所述步骤(2)中将锂盐、镍盐、钴盐和锰盐合成LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2，其中x+y+z＝1，Ni:Co:Mn金属离子摩尔比为5
‑
8:1
‑
2:1
‑
3。5.根据权利要求1所述的一种包覆改性富镍锂离子三元正极材料的制备方法及其产品，其特征在于：所述步骤(2)中锂盐需要过量1
‑
5％，即Li:Ni:Co:Mn＝(1.01
‑
1.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：何玉林，姚年春，洪绍青，曹珂崯，李建，傅小明，林伟，戴路，
申请(专利权)人：江苏财经职业技术学院，
类型：发明
国别省市：