一种氧化镁包覆锂离子电池高镍正极材料的方法与流程

本发明涉及材料和化学领域，特别涉及一种氧化镁包覆锂离子电池高镍正极材料的方法。

背景技术：

锂离子电池正极材料的性能已经成为了制约锂离子电池发展和应用的关键问题之一。镍基正极材料因其具有高放电比容量、成本低、环境友好等特点，受到研究者们的广泛关注。相对于常用的锂离子电池正极材料licoo2，lifepo4，limn2o4，li(ni0.5co0.2mn0.3)o2等，高镍正极材料具有更高的放电比容量(＞180mah·g)。

目前，镍基正极材料的存在ph值较高、循环性能差。安全性较低等缺点。

技术实现要素：

本发明要解决的问题在于提供一种氧化镁包覆锂离子电池高镍正极材料的方法，方法原料来源便宜，工艺过程简单，周期短，且提高了材料的性能。

为了解决上述问题，本发明的一种氧化镁包覆锂离子电池高镍正极材料的方法，包括如下步骤：

(1)、将氧化镁溶于乙酸溶液，乙酸与氧化镁摩尔比为2:1～2.1:1，得到无色透明溶液，氧化镁完全溶解后，用无水乙醇定溶于250ml容量瓶中，浓度以氧化镁计为21.96mg/ml；

(2)、称量高镍正极材料20g放入烧杯中，加入乙醇20ml，并在搅拌器下搅拌；

(3)、所述的步骤(3)中，氧化镁占锂离子电池正极材料的质量百分比为0.01～1wt％，烧杯中的液体挥发至接近完全；

按照氧化镁的包覆量为0.2％，取步骤(1)所得溶液1.82ml，加入步骤(2)的烧杯中，搅拌；

(4)、持续搅拌，直至烧杯中的液体挥发完全；

(5)、将上述步骤(4)中得到的产物在干燥箱中干燥1～4小时，温度80℃～110℃；

(6)、将上述步骤(5)中得到的产物进行热处理，热处理时间2～6小时，温度500℃～800℃。

其中，所述步骤(3)中，还包括步骤：按照氧化镁的包覆量为0.2％，取步骤(1)所得溶液1.82ml，加入步骤(2)的烧杯中，搅拌。

附图说明

图1：包覆前高镍正极材料的扫描电镜图谱：

图2：包覆后高镍正极材料的扫描电镜图谱：

图3：实施例1所得目标产品的xrd图谱；

图4：实施例1所得目标产品的电化学性能的首次充放电曲线的图谱；

图5：实施例1所得目标产品的电化学性能的循环50周的放电容量保持率的图谱：

图6：对照例1所得目标产品的扫描电镜图谱。

具体实施方式

为使本发明更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

1.称量氧化镁5.5g放入烧杯中，加入乙酸溶液约40ml，氧化镁完全溶解后，用乙醇定溶于250ml容量瓶中，浓度为21.96mg/ml(以氧化镁计)；

2.称量高镍正极材料(lini0.9co0.1o2)约20g放入烧杯中，加入乙醇20ml，并在搅拌器下搅拌；

3.按照氧化镁的包覆量为0.2％，取步骤(1)所得溶液约1.82ml，加入步骤(2)的烧杯中，搅拌；

4.持续搅拌，直至烧杯中的液体挥发至接近完全；

5.将步骤(4)中得到的产物在干燥箱中干燥2小时，温度100℃；

6.将步骤(5)中得到的产物进行热处理，热处理时间4小时，温度750℃。

实施例2：

1.称量氧化镁5.5g放入烧杯中，加入乙酸溶液约40ml，氧化镁完全溶解后，用乙醇定溶于250ml容量瓶中，浓度为21.96mg/ml(以氧化镁计)；

2.称量高镍正极材料(lini0.9co0.1o2)约20g放入烧杯中，加入乙醇20ml，并在搅拌器下搅拌；

3.按照氧化镁的包覆量为0.2％，取步骤(1)所得溶液约1.82ml，加入步骤(2)的烧杯中，搅拌；

4.持续搅拌，直至烧杯中的液体挥发至接近完全；

5.将步骤(4)中得到的产物在干燥箱中干燥1小时，温度80℃；

6.将步骤(5)中得到的产物进行热处理，热处理时间2小时，温度500℃；

实施例3：

1.称量氧化镁5.5g放入烧杯中，加入乙酸溶液约40ml，氧化镁完全溶解后，用乙醇定溶于250ml容量瓶中，浓度为21.96mg/ml(以氧化镁计)，

2.称量高镍正极材料(lini0.9co0.1o2)约20g放入烧杯中，加入乙醇20ml，并在搅拌器下搅拌，

3.按照氧化镁的包覆量为0.2％，取步骤(1)所得溶液约1.82ml，加入步骤(2)的烧杯中，搅拌，

4.持续搅拌，直至烧杯中的液体挥发至接近完全，

5.将步骤(4)中得到的产物在干燥箱中干燥4小时，温度110℃，

6.将步骤(5)中得到的产物进行热处理，热处理时间6小时，温度800℃。

包覆前后高镍正极材料的sem图，见图1--包覆前，见图2--包覆后(即目标产品)。由图1、2可知：包覆前，材料表面颗粒的边界清晰；包覆后，材料表面颗粒的边界模糊；可知材料表面包覆了一层物质。鉴于包覆过程中只引入了mg源，而mg源煅烧之后必然是mgo，因此，高镍正极材料表面包覆上了mgo，而且经mgo包覆后材料仍保持良好的球状结构，包覆层均匀完整。

目标产品的xrd图见图3。由图3可知：所得产品无杂相峰出现，具有六方晶系的ɑ-nafeo2结构。xrd图谱中没有显示mgo的衍射峰，是由于mgo量太少、峰衬度太低所致。图3中显示，样品的主强峰为(003)，次强峰为(104)，样品的(006)与(102)峰、(108)与(110)峰分裂明显，说明样品都具有良好的层状结构。

室温下，将目标产品和导电石墨、乙炔黑、pvdf按90∶2∶2∶6的质量比在nmp中充分搅拌混合均匀配成浆料，然后将浆料涂覆在铝箔集流体上。经过110℃干燥后，切成直径为14mm的圆形，作为正极极片。在充满高纯氩气的手套箱中将正极极片，金属锂负极，隔膜和电解液组装成r2016型扣式电池，电解液为1mol/llipf6/(ec+dec，体积比1∶1)。采用电池测试仪进行电性能测试，电压范围为2.75～4.25v，倍率为0.1c。测试结果如图4、5所示，图4为首次充放电曲线，图5为循环50周的放电容量保持率。由图4、5可以看出，在0.1c首次放电比电容量约为191mah/g，在0.1c条件下，常温充放电循环50次后，容量保持率约为94.6％。

对照例1：

与实施例1的区别在于：步骤(1)中乙酸的用量按照mgo∶乙酸的摩尔比为1∶3添加，其它均同实施例1。

所得产品的sem图如图6所示。由图6可以看出：颗粒原来的球形结构被破坏了，大颗粒被破碎成小颗粒。这是因为并乙酸的量过多，在热处理过程中乙酸与氧化物发生了反应，使球形大颗粒被破碎成小颗粒。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种氧化镁包覆锂离子电池高镍正极材料的方法，包括步骤：(1)将氧化镁溶于乙酸溶液，得到无色透明溶液，氧化镁完全溶解后，用无水乙醇定溶于250ml容量瓶中；(2)称量高镍正极材料放入烧杯中，加入乙醇，并在搅拌器下搅拌；(3)所述步骤(3)中，氧化镁占锂离子电池正极材料的质量百分比为0.01～1wt％，烧杯中的液体挥发至接近完全；(4)持续搅拌，直至烧杯中的液体挥发完全；(5)将上述步骤(4)中得到的产物在干燥箱中干燥1～4小时，温度80℃～110℃；(6)将上述步骤(5)中得到的产物进行热处理，热处理时间2～6小时，温度500℃～800℃。本发明原料来源便宜，工艺过程简单，周期短，且提高了材料的性能。

技术研发人员：李伟伟;徐云军;宋二虎;陈丹凤
受保护的技术使用者：河南科隆新能源股份有限公司;新乡学院
技术研发日：2018.10.16
技术公布日：2019.04.12