一种锂离子电池高镍三元正极材料的改性方法

• 摘要：

  本发明公开了一种锂离子电池高镍三元正极材料的改性方法.所述的方法包括以下步骤:a、将高镍三元材料的原始前驱体与锂源混合后预烧,制备锂化前驱体;b、用溶胶凝胶法制备锰/铝氧化物纳米粒子;c、将锰/铝氧化物纳米粒子均匀包覆到高镍三元材料的锂化前驱体表面;d、通过高温煅烧,制备锰/铝元素掺杂的高镍三元材料.本发明提出的锂化前驱体路线,可极大减少前驱体在纳米粒子包覆过程中的破碎,实现锰/铝氧化物纳米粒子在锂化前驱上的均匀包覆.通过锰/铝掺杂高镍三元材料的晶体微结构调控,可极大减少三元材料微球在电池充放电循环过程中裂纹的产生,而使高镍三元材料表现出极好的循环稳定性.

• 专利类型：

  发明专利

• 申请/专利号：

  CN202010436417.8

• 申请日期：

  2020.05.21

• 公开/公告号：

  CN111477867A

• 公开/公告日：

  2020-07-31

• 发明人：

  郑军伟 杜芳惠

• 申请人：

  苏州大学

• 主分类号：

  H01M4/525(2010.01),H,H01,H01M,H01M4

• 分类号：

  H01M4/525(2010.01),H01M4/505(2010.01),H01M10/0525(2010.01),H,H01,H01M,H01M4,H01M10,H01M4/525,H01M4/505,H01M10/0525

• 主权项：

  1.一种锂离子电池高镍三元正极材料的改性方法,其特征在于,包括以下步骤: (1)采用溶胶凝胶法在锂化前驱体表面包覆纳米粒子,包括以下步骤: (S1)将高镍三元材料原始前驱体与锂源按照摩尔比为1:1~1.05混匀,然后在450~480℃空气气氛下烧结5~10小时,得到所述锂化前驱体;所述高镍三元正极材料原始前驱体的分子式为LiNixCoyMzO2,其中,M元素为Al或Mn元素,0.6≤x≤1,0≤y≤0.4,0≤z≤0.4,x+y+z＝1; (S2)将金属盐、氢氧化锂和柠檬酸溶于水,所述金属盐为锰盐或铝盐;然后将得到的混合溶液在40-80℃下以及pH＝7.9~8.1的条件下,制备锰/铝纳米粒子溶胶;并将所述锰/铝纳米粒子溶胶与所述锂化前驱体混合,加热蒸发溶剂后得到包覆纳米粒子的前驱体;所述纳米粒子为Li-Mn-O或Li-Al-O纳米粒子; (2)将所述包覆纳米粒子的前驱体在700~800℃的氧气气氛下烧结10~16小时,得到锰/铝掺杂高镍三元材料. 2.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于:在步骤(S1)中,所述锂源为氢氧化锂或碳酸锂. 3.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于:在步骤(S2)中,所述金属盐与柠檬酸摩尔比为2:1~4,所述金属盐与氢氧化锂摩尔比为1:1. 4.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于:在步骤(S2)中,所述锰盐为乙酸锰、硝酸锰和硫酸锰中的一种或几种. 5.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于:在步骤(S2)中,所述铝盐为硝酸铝和/或硫酸铝. 6.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于:在步骤(S2)中,反应时间为3~10h. 7.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于:在步骤(S2)中,M元素占高镍三元材料原始前驱体摩尔分数的3％~10％. 8.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于:在步骤(2)中,所述锰/铝掺杂高镍三元材料的分子式为Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)1-xMnxO2,0.03≤x≤0.1;或Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)1-xAlxO2,0.03≤x≤0.1. 9.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于:在步骤(2)中,所述锰/铝掺杂高镍三元材料的粒径为200~500nm. 10.一种权利要求1-9中任一项所述的改性方法所制备的锰/铝掺杂高镍三元材料.