一种锂离子电池表面包覆正极材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池表面包覆正极材料的制备方法，包括步骤：（1）将磷酸铁锂、镍钴酸锂、硝酸镁、氧化钴混合形成正极材料混合物并加热至硝酸镁的熔点以上，反应2-6小时后冷却；（2）将冷却后的正极材料混合物磨碎并过200目筛后，置于混合干燥釜内，将氢氧化锂饱和溶液喷洒至混合干燥釜内；（3）启动混合机，并将硫酸铝喷洒至混合干燥釜内，获得水解反应混合物；（4）将水解反应所得混合物进行干燥以及热处理、冷却并粉碎后过200目筛，得到表面包覆处理的锂离子电池正极材料。本发明制备的正极材料，包覆均匀，因此具有良好的循环稳定性、高质量比容量，用于锂离子电池时，容量高、循环稳定性好、使用寿命长。
【专利说明】一种锂离子电池表面包覆正极材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池制备领域，尤其涉及一种锂离子电池表面包覆正极材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]锂离子电池由于其能量密度高，循环性能好，自其商品化以来已经得到了广泛的应用，逐渐取代了传统的铅酸电池等化学电源。目前使用的锂离子电池正极材料都有各自的缺点=LiCoO2的价格高，充电电压超过4.2V后结构不稳定，安全性变差；LiNia8CO(l.202的循环性能不好，吸水性强，储存性能差；LiNia8Co0.15A10.05O2容易吸水，储存性能差；LiNil73Col73Mnl73O2的结构不稳定，高温储存性能不好；LiMn204的容量低，高温性能差；LiFePO4的电导率低，低温性能差。
[0003]因此，需要对这些正极材料进行改性处理。现有的改性处理的途径有两种:一种是在正极材料合成过程中掺入其它元素以制备掺杂改性材料；另一种是在正极材料的表面进行改性以制备表面改性材料。上述两种途径都存在包覆不均匀的情况，从而导致包覆后的正极材料的容量降低和循环性能下降，使得电池寿命缩短。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种锂离子电池表面包覆正极材料的制备方法，以制备具有循环性好、容量高、使用寿命长等特点的锂离子电池正极材料。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种锂离子电池表面包覆正极材料的制备方法，包括如下步骤:(I)将磷酸铁锂、镍钴酸锂、硝酸镁、氧化钴以质量比25-35: 6-9: 11-14: 12-18的配比置于混合干燥釜内，开动混合机进行混合，形成正极材料混合物并加热至硝酸镁的熔点以上，反应2-6小时后冷却；(2)将冷却后的正极材料混合物磨碎，并过200目筛后，置于混合干燥釜内，将占正极材料混合物质量百分比1.5%的氢氧化锂饱和溶液喷洒至混合干燥釜内后反应1-3小时；(3)启动混合机，并将含量刚好与氢氧化锂完全反应的硫酸铝喷洒至混合干燥釜内，喷完后继续进行1-3小时的水解反应，获得水解反应混合物；(4)将水解反应所得混合物干燥后，置入热处理炉，空气气氛下加热到500-700°C，保温5-8小时后自然冷却并粉碎，过200目筛后得到表面包覆处理的锂离子电池正极材料。
[0006]其中，对水解反应所得混合物的干燥采用将所述水解反应混合物置于真空干燥系统中，保持温度在100-130°C之间，并持续抽取蒸汽干燥，保持压力在0.02-0.05个标准大气压之间，干燥5-10小时后冷却。
[0007]其中，步骤(2)中将占正极材料混合物质量百分比1.5%的氢氧化锂饱和溶液喷洒至混合干燥釜内采用，将所述氢氧化锂饱和溶液置于喷雾系统中，控制喷雾系统对混合干燥釜内喷雾。
[0008]其中，步骤(3)中将含量刚好与氢氧化锂完全反应的硫酸铝喷洒至混合干燥釜内采用，将所述硫酸铝置于喷雾系统中，控制喷雾系统对混合干燥釜内喷雾。
[0009]采用本发明的制备方法制备的正极材料，包覆均匀，因此具有良好的循环稳定性、高质量比容量，用于锂离子电池时，容量高、循环稳定性好、使用寿命长。
【具体实施方式】
[0010]下面结合实施例对本发明提供的锂离子电池表面包覆正极材料的制备方法做详细说明。
[0011]实施例一
[0012]制备正极材料混合物
[0013]将正极材料磷酸铁锂、镍钴酸锂、硝酸镁、氧化钴以质量比25: 6: 11: 12的配比置于混合干燥釜内，开动混合机进行混合，形成正极材料混合物。将得到的正极材料混合物加热至硝酸镁的熔点以上反应2小时后冷却。
[0014]制备水解反应混合物
[0015]将冷却后的正极材料混合物球磨破碎，并过200目筛后，再置于混合干燥釜内；将占正极材料混合物质量百分比1.5%的氢氧化锂饱和溶液置于喷雾系统中，控制喷雾系统对混合干燥釜内喷雾；喷雾完毕后混合反应I小时，使氢氧化锂饱和溶液在混合物表面均匀吸附。
[0016]继续开动混合机，并将含量刚好与氢氧化锂完全反应的硫酸铝置于喷雾系统中，控制喷雾系统对混合干燥釜内喷雾，喷完后再继续混合I小时，使水解反应均匀的完成，获得水解反应混合物。
[0017]制备锂离子电池正极材料
[0018]将水解反应后的所得混合物置于真空干燥系统中，保持温度在100°C，并持续抽取蒸汽干燥，保持压力在0.02个标准大气压之间，干燥5小时后冷却。将冷却后的水解反应混合物置入热处理炉，空气气氛下加热到500°C，保温5小时后自然冷却到室温后取出，粉碎过200目筛后得到表面包覆处理的锂电池正极材料。
[0019]实施例二
[0020]制备正极材料混合物
[0021]将正极材料磷酸铁锂、镍钴酸锂、硝酸镁、氧化钴以质量比35: 11: 14: 18的配比置于混合干燥釜内，开动混合机进行混合，形成正极材料混合物。将得到的正极材料混合物加热至硝酸镁的熔点以上反应6小时后冷却。
[0022]制备水解反应混合物
[0023]将冷却后的正极材料混合物球磨破碎，并过200目筛后，再置于混合干燥釜内；将占正极材料混合物质量百分比1.5%的氢氧化锂饱和溶液置于喷雾系统中，控制喷雾系统对混合干燥釜内喷雾；喷雾完毕后混合反应3小时,使氢氧化锂饱和溶液在混合物表面均匀吸附。
[0024]继续开动混合机，并将含量刚好与氢氧化锂完全反应的硫酸铝置于喷雾系统中，控制喷雾系统对混合干燥釜内喷雾，喷完后再继续混合3小时，使水解反应均匀的完成，获得水解反应混合物。
[0025]制备锂离子电池正极材料[0026]将水解反应后的所得混合物置于真空干燥系统中，保持温度在130°C，并持续抽取蒸汽干燥，保持压力在0.05个标准大气压之间，干燥10小时后冷却。将冷却后的水解反应混合物置入热处理炉，空气气氛下加热到700°C，保温8小时后自然冷却到室温后取出，粉碎过200目筛后得到表面包覆处理的锂电池正极材料。
[0027]比较例
[0028]取碳酸锂和LiCoO2加入到水中并充分搅拌，在搅拌的过程中向反应液中滴加含Mg(NO3)2.6Η20的溶液，搅拌，过滤；将被包覆的正极材料在150°C温度下烘烤24小时，然后将干燥的混合物在500°C温度下焙烧6小时，缓慢冷却至室温，得到包覆Mg和Co的正极材料。
[0029]将实施例一、二及比较例制备的样品制作成规格相同的正极极装入模拟电池中作充放电测试。测试条件为:电解液为1.5mol/L LiPFf^AEC (乙基碳酸酯)+DMC (二甲基碳酸酯)(体积比1:1)溶液，并在恒流0.2C的条件下进行循环性能测试。该实施例一和二的的材料与比较例 的材料相比，首次放电比容量提升了 30-40%以上，循环寿命提高了 I倍以上。
[0030]以上所述仅是本发明的优选实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种锂离子电池表面包覆正极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤: (1)将磷酸铁锂、镍钴酸锂、硝酸镁、氧化钴以质量比25-35: 6-9: 11-14: 12-18的配比置于混合干燥釜内，开动混合机进行混合，形成正极材料混合物并加热至硝酸镁的熔点以上，反应2-6小时后冷却； (2)将冷却后的正极材料混合物磨碎，并过200目筛后，置于混合干燥釜内，将占正极材料混合物质量百分比1.5%的氢氧化锂饱和溶液喷洒至混合干燥釜内后反应1-3小时； (3)启动混合机，并将含量刚好与氢氧化锂完全反应的硫酸铝喷洒至混合干燥釜内，喷完后继续进行1-3小时的水解反应，获得水解反应混合物； (4 )将水解反应所得混合物干燥后，置入热处理炉，空气气氛下加热到500-70(TC，保温5-8小时后自然冷却并粉碎，过200目筛后得到表面包覆处理的锂离子电池正极材料。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池表面包覆正极材料的制备方法，其特征在于，对水解反应所得混合物的干燥采用将所述水解反应混合物置于真空干燥系统中，保持温度在100-130°C之间，并持续抽取蒸汽干燥，保持压力在0.02-0.05个标准大气压之间，干燥5-10小时后冷却。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池表面包覆正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中将占正极材料混合物质量百分比1.5%的氢氧化锂饱和溶液喷洒至混合干燥釜内采用，将所述氢氧化锂饱和溶液置于喷雾系统中，控制喷雾系统对混合干燥釜内喷雾。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池表面包覆正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中将含量刚好与氢氧化锂完全反应的硫酸铝喷洒至混合干燥釜内采用，将所述硫酸铝置于喷雾系统中，控制喷雾系统对混合干燥釜内喷雾。
【文档编号】H01M4/525GK103682313SQ201310676721
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】高建军 申请人:高建军