一种有机液相喷雾原位包覆正极材料的制备方法技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，具体涉及一种有机液相喷雾原位包覆正极材料的制备方法。本发明专利技术所述方法是将目标包覆元素溶解在少量溶剂中，通过带有喷雾功能的混合机的喷雾功能喷雾于混合机内三元正极材料基体上进行混合包覆后，干燥并烧结后经处理后得到有机液相喷雾原位包覆三元正极材料。溶剂使用量少，减少了溶剂蒸干、回收的能量和机械消耗，降低生产成本。且在包覆实验过程中不会使用到液态水，极大程度上避免了材料中Li

【技术实现步骤摘要】
一种有机液相喷雾原位包覆正极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体涉及一种有机液相喷雾原位包覆三元正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]目前电动车、电动工具、储能设备等大量使用锂离子电池，随着人们对电车续航里程、工具使用寿命和安全性能的要求越来越高，相应的对电池的容量，能量密度和安全性越发关注。为满足以上需求，对电池正极材料的要求相对提高，高容量、长循环、安全性能和低成本是目前锂离子电池正极材料的发展趋势。
[0003]三元正极材料可以根据需求和使用方向调整材料中镍钴锰金属元素占比，使其满足使用需求，但是随之而来的其他负面影响相对突出。如果要求较高容量则需要提高镍含量，容易造成高温性能差，Li/Ni混排加剧影响倍率性能；如果要求较长的使用寿命和循环次数则需要提高钴含量，这样势必会造成容量降低和成本升高。在实际生产中通过掺杂和包覆其他元素对材料进行改性可以在一定程度上弥补某种元素含量调整带来的不利影响。例如，为了提高循环性能可以选择包覆惰性氧化物，提高倍率性能可以进行快离子导体包覆。
[0004]目前包覆工艺主要分为两大类，即干法包覆和湿法包覆。干法包覆一般使用基体和固态包覆剂进行机械包覆，得到材料一般为点状包覆，材料基体大部分面积是裸露的；湿法包覆一般将包覆剂分散或溶解到溶剂中然后进行包覆，大量溶剂的使用、回收会带来生产成本增加，甚至严重的环境污染问题。
[0005]本专利技术针对三元正极材料存在的以上问题，开发了一种有机液相喷雾原位包覆三元正极材料，具有方法简单、机械设备易获取、包覆均匀、生产成本低等优点，使得产品在市场中具有较强的竞争优势。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种有机液相喷雾原位包覆正极材料的制备方法。通过选择合适的包覆剂和溶剂，利用喷雾法将目标元素均匀包覆到基体材料表面，改善了包覆均匀性，降低生产成本，减小环境污染的风险。制备得到的三元正极材料具有包覆均匀、成本低、生产工艺简单的优点。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种有机液相喷雾原位包覆正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)将含有目标包覆元素的化合物溶解到有机溶剂中，制备出包覆溶液；
[0010](2)将三元正极材料基体置于带有喷雾功能的混合机中，将上述包覆溶液通过带有喷雾功能的混合机的喷雾功能喷雾于混合机内三元正极材料基体上进行混合包覆，得到包覆均匀的有机液相包覆料；
[0011](3)将有机液相包覆料干燥，然后烧结后经处理后得到有机液相喷雾原位包覆三
元正极材料。
[0012]优选的，所述步骤(1)中包覆溶液中目标包覆元素浓度为0.01～0.5mol/L。
[0013]优选的，所述步骤(1)中含有目标包覆元素的化合物为含有一种或多种目标包覆元素的有机物或无机物中的任意一种或多种，所述目标包覆元素为Ti、Al、B、V；所述的含有目标包覆元素的化合物能够易溶于有机溶剂，且能够易于和水反应生成更高沸点的化合物(该化合物不溶于前述有机溶剂)，在湿度较大的情况下就可以与空气中的水蒸气发生反应，避免在二次烧结过程中包覆剂挥发；更优选的，所述的含有目标包覆元素的化合物为钛酸四丁酯、异丙醇铝、硼酸三甲酯、氯化钒的任意一种或多种。
[0014]优选的，所述步骤(1)中有机溶剂为无水乙醇、甲醇、四氢呋喃、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、二氧六环、甲苯、乙醚、丙酮、三氯甲烷、四氯化碳等中的任意一种或多种。
[0015]优选的，所述步骤(2)中三元正极材料基体为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂的单晶或多晶材料的一次烧结品或二次烧结品。
[0016]优选的，所述步骤(2)中三元正极材料基体D50：3～20μm，BET：0.4～1.2m2/g。
[0017]优选的，所述步骤(2)中带有喷雾功能的混合机可以是喷雾干燥机、喷雾多功能混合机、喷雾犁刀式混合机等，带有喷雾功能的混合机的喷嘴材质为：陶瓷或碳化钨，混合机转速为400～700r/min，喷雾压力为：0.4～1.2MPa，混合机的喷雾和混合同时进行，在喷雾结束后继续混合15～30min。
[0018]优选的，所述步骤(2)中包覆溶液的质量不超过三元正极材料基体质量的5％。
[0019]优选的，所述步骤(3)干燥前，先使有机液相包覆料在湿度60％RH以上的空气中暴露5
‑
20min。
[0020]优选的，所述步骤(3)中有机液相包覆料的干燥温度为25～200℃，干燥时间为30～200min。
[0021]优选的，所述步骤(3)中烧结温度为250～750℃，烧结时间为4～12h，升温速率为3
‑
10℃/min。
[0022]优选的，所述步骤(3)中烧结后物料的处理为，经对辊、过筛，对辊夹缝间距0.3
‑
0.8mm，过筛400
‑
500目，更优选对辊夹缝间距0.5mm，过筛400目。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024](1)将目标包覆元素溶解在少量溶剂中，溶剂使用量少，减少了溶剂蒸干、回收的能量和机械消耗，降低生产成本。
[0025](2)在包覆实验过程中不会使用到液态水，极大程度上避免了材料中Li
+
溶出。
[0026](3)制备的喷雾包覆正极材料表面包覆均匀，降低了过渡元素与电解液之间的接触，减少副反应，减少过度元素溶出，极大提升材料的循环性能和稳定性能。
[0027](4)包覆元素可以根据生产需求进行调整包覆量或进行多种元素协同包覆，从而提高材料不同方面的效果。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例1中有机液相喷雾原位包覆正极材料SEM图；
[0029]图2为本专利技术对比例1中干法包覆单晶正极材料SEM图；
[0030]图3为本专利技术对比例2中湿法包覆单晶正极材料SEM图；
[0031]图4为本专利技术实施例1和对比例3中所述正极材料容量充放电曲线图；
[0032]图5为本专利技术实施例3和对比例3中所述正极材料容量充放电曲线图；
[0033]图6为本专利技术实施例1和对比例1、2中所述正极材料扣电循环图。
具体实施方式
[0034]下面通过具体实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的具体说明。
[0035]本专利技术提供一种有机液相喷雾原位包覆正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0036](1)将含有目标包覆元素的化合物溶解到有机溶剂中，制备出包覆溶液；
[0037](2)将三元正极材料基体置于带有喷雾功能的混合机中，将上述包覆溶液通过带有喷雾功能的混合机的喷雾功能喷雾于混合机内三元正极材料基体上进行混合包覆，得到包覆均匀的有机液相包覆料；
[0038](3)将有机液相包覆料干燥，然后烧结后经处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机液相喷雾原位包覆正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将含有目标包覆元素的化合物溶解到有机溶剂中，制备出包覆溶液；(2)将三元正极材料基体置于带有喷雾功能的混合机中，将上述包覆溶液通过带有喷雾功能的混合机的喷雾功能喷雾于混合机内三元正极材料基体上进行混合包覆，得到有机液相包覆料；(3)将有机液相包覆料干燥，然后烧结后经处理后得到有机液相喷雾原位包覆三元正极材料。2.根据权利要求1所述一种有机液相喷雾原位包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中包覆溶液中目标包覆元素浓度为0.01～0.5mol/L。3.根据权利要求1所述一种有机液相喷雾原位包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中含有目标包覆元素的化合物为含有一种或多种目标包覆元素的有机物或无机物中的任意一种或多种，所述目标包覆元素为Ti、Al、B、V。4.根据权利要求3所述一种有机液相喷雾原位包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述的含有目标包覆元素的化合物为钛酸四丁酯、异丙醇铝、硼酸三甲酯、氯化钒的任意一种或多种。5.根据权利要求1所述一种有机液相喷雾原位包覆正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中有机溶剂为无水乙醇、甲醇、四氢呋喃、N,N
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘焕朝，徐万润，田军武，尚鹏坤，吕玉辰，毛秦钟，钱志挺，吴海军，
申请(专利权)人：浙江美都海创锂电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：