掺杂包覆改性三元正极材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种裡离子电池正极材料的制造方法，具体是一种渗杂包覆改性=元 正极材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] S元正极材料Li(NixCOyMrO化(x+y+z=1)作为裡离子电池正极材料，具有价格 低、放电比容量高、循环稳定等特点。但现有=元正极材料存在着倍率性能和循环性能不佳 的缺陷。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高S元正极材料的倍率性能和循 环性能的渗杂包覆改性=元正极材料的制备方法。
[0004] 本发明渗杂包覆改性=元正极材料的制备方法包括W下步骤：
[0005] 1)将S元材料前驱体NixC〇yMnz(0H)2(x+y+z= 1)、Li2C03 与轻稀±元素Ce混合； 其中Ce的重量占混合后材料总质量的0. 01%- 0. 06%，S元前驱体与Li2C03的质量比值 为1.02-1. 08 ;
[0006] 2)将步骤1)中的混合物在850-950°C烧结7-12h，冷却得到渗杂正极材料；
[0007] 3)将异丙醇铁溶解于无水己醇中，异丙醇铁与无水己醇的质量比例为1:5 ;
[000引 4)将步骤2)获得的渗杂正极材料加入酒精中，揽拌均匀后，将步骤3)中制备的溶 液匀速缓慢地加入混合液中，持续揽拌均匀；其中正极材料与酒精的质量比例为1:1;异丙 醇铁的质量占渗杂正极材料质量的0.01% -0. 08% ;
[0009] 5)将步骤4)获得的混合溶液通过抽滤装置过滤，过滤出来的正极材料颗粒置于 烘箱烘干，温度为100-120°C;
[0010] 6)将烘干的正极材料粉末在850-950°C烧结8 -lOh，冷却，即得到渗杂包覆改性 立元正极材料。
[0011] 本发明通过渗杂和包覆对=元正极材料进行改性，使材料的倍率性能和循环性能 显著提高，可得到低成本、高性能的裡离子电池正极材料。
【具体实施方式】
[0012] 本发明实施例的制备方法包括W下步骤：
[001引 1、将S元前驱体Nia.sC0a.2Mna.3(0H)2、Li2C03与轻稀±元素Ce或Pr混合化；其中Ce的质量占混合后材料总质量的0. 04%，Ni0.sCo0.3Mn0.2伽)2;Li2C03的值为1. 05。
[0014] 2、将步骤1中的混合物900°C烧结她，冷却得到渗杂正极材料；。
[0015] 3、将异丙醇铁溶解于无水己醇中，异丙醇铁与无水己醇的质量比例为1:5。
[0016] 4、将步骤2中烧结的正极材料加入酒精中，匀速揽拌20min后（转速为25化/ min)，将步骤3中制备的溶液匀速缓慢地加入混合液中，持续匀速揽拌3h。其中正极材料与 酒精的质量比例为1:1。异丙醇铁的质量占渗杂正极材料质量的0.05%。
[0017] 5、将步骤4中的混合溶液通过抽滤装置过滤，过滤出来的正极材料颗粒置于烘箱 中烘烤lOh,温度为110C。
[0018] 6、将烘干的正极材料粉末在900°C烧结lOh，冷却，即得到一次渗杂Ce，二次包覆 铁的改性裡镶钻铺=元材料。
[0019] 本实施例渗杂改性后的S元正极材料的物理测试数据：平均粒度为6. 0-9. 0ym， 液氮吸附法测的渗杂改性材料比表面积为0. 40m2/g，抑为11. 13。
[0020] 对上述实施例获得的材料进行检测和试验：
[0021] W制备的渗杂/包覆改性的裡镶钻铺=元材料为正极活性物质，己诀黑为导电 剂，聚偏氣己締为粘结剂，S者质量比为90 ;4 ;6,加入N-甲基化咯烧酬，混合均匀制成 浆料，涂于侣巧集流体上，制成电池的正极。WMCMB为负极活性物质，导电剂、粘结剂同 上，质量比不变，制成浆料后涂于铜巧集流体上，得到电池的负极。采用Imol/L的LiPF6/ EC+DMC+DEC(体积比为1 ;1 ;1)电解液，聚己締薄膜，在流动干燥空气的手套箱中，组装纽扣 电池。经检测其容量比传统S元正极材料克容量高出约20mAh/g，高达194mAh/g。循环性 能优于普通=元正极材料。
[0022] 常温下扣式电池测试数据如下：
[002引 1、首次放电容量〉190mAh/g;
[0024] 2、常温下，扣式电池0. 5C循环100次后的比容量> 168mAh?g-1，容量保持率为 80% ；
[0025] 3、55°C下，扣式电池0. 5C循环100次后的比容量> 97mAh?g-1。
[0026] 全电池倍率数据如下表：
[0027]
【主权项】
1. 一种掺杂包覆改性三元正极材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤， 1) 将三元材料前驱体、Li2C03与轻稀土元素Ce混合；其中Ce的重量占混合后材料总 质量的0. 01% - 0. 06%，三元前驱体与Li2C03的质量比值为1. 02 - 1. 08 ; 2) 将步骤1)中的混合物在850-950°C烧结7-12h，冷却得到掺杂正极材料； 3) 将异丙醇钛溶解于无水乙醇中，异丙醇钛与无水乙醇的质量比例为1:5 ; 4) 将步骤2)获得的掺杂正极材料加入酒精中，搅拌均匀后，将步骤3)中制备的溶液匀 速缓慢地加入混合液中，持续搅拌均匀；其中正极材料与酒精的质量比例为1:1 ;异丙醇钛 的质量占掺杂正极材料质量的〇. 〇1%_〇. 08% ; 5) 将步骤4)获得的混合溶液通过抽滤装置过滤，过滤出来的正极材料颗粒置于烘箱烘 干，温度为100_120°C; 6) 将烘干的正极材料粉末在850-950°C烧结8 - 10h，冷却，即得到掺杂包覆改性三元 正极材料。
2. 根据权利要求1所述的杂包覆改性三元正极材料的制备方法，其特征是：步骤1)中 Ce的重量占混合后材料总质量的0. 04%，三元前驱体与Li2C03的质量比值为1. 05。
3. 根据权利要求1所述的杂包覆改性三元正极材料的制备方法，其特征是：步骤4)中， 异丙醇钛的质量占掺杂正极材料质量的〇. 05%。
4. 根据权利要求1所述的杂包覆改性三元正极材料的制备方法，其特征是：步骤1)中 三元材料前驱体为532三元材料前驱体。
【专利摘要】本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制造方法，具体是一种掺杂包覆改性三元正极材料的制备方法。该方法包括以下步骤：1）将三元材料前驱体、Li2CO3与轻稀土元素Ce混合；2）将步骤1）中的混合物烧结得到掺杂正极材料；3）将异丙醇钛溶解于无水乙醇中；4）将步骤2）获得的掺杂正极材料加入酒精中，将步骤3）中制备的溶液匀速缓慢地加入混合液中；5）将步骤4）获得的混合溶液通过抽滤装置过滤，过滤出来的正极材料颗粒置于烘箱烘干；6）将烘干的正极材料粉末烧结得到掺杂包覆改性三元正极材料。本发明通过掺杂和包覆对三元正极材料进行改性，使材料的倍率性能和循环性能显著提高，可得到低成本、高性能的锂离子电池正极材料。
【IPC分类】H01M4-525, H01M4-505, H01M4-62
【公开号】CN104701523
【申请号】CN201510071814
【发明人】黄婷
【申请人】江苏科捷锂电池有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月11日