[发明专利]高安全锂离子电池正极材料的铝包覆方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料的制造方法，具体量种高安全锂离子电池正极材料的铝包覆方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的二次电池，具有比容量高、电压高、安全性好的特点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机、DVD、MP3等便携式电器的驱动电源。但随着电子产品的不断升级换代，对其电源的要求也不断提高，因而对电池材料的能量密度也有更高的要求。提高材料的能量密度，主要有以下两种方法：

1、在提高材料导电性、压实密度方面

在同样的容量发挥前提下，要提高电池的体积能量密度，就需要提高电池活性物质的单位体积填充量。对于目前常用的正极材料来说，其颗粒越大，由于材料的粒度分布变宽其压实密度也越大，材料的体积填充量就越大，其体积能量密度就越大。专利CN 1665052A通过不同颗粒大小的钴酸锂进行混合能够提高材料的压实密度，进而提高材料的能量密度。然而，通过这种方法制备的钴酸锂，由于其小颗粒的钴酸锂含量较多，小颗粒钴酸锂的充放电速率较快，会给电池带来较大的安全隐患。

2、在提高材料的安全性，适应高截止充电电压方面

提高钴酸锂能量密度的另一方面为提高钴酸锂的充电比容量，而提高充电比容量的一个有效方法为提高充电电压。提高充电电压后（>4.2V），一方面由于钴酸锂中锂离子迁出将大于50%，由此造成钴酸锂的结构不稳定，容易发生结构的坍塌；另一方面，提高电压后材料的表面活性增强，容易与电解液发生反应，进而带来电池的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够使锂离子正极材料在高充电截止电压下保证其高温存储安全性、循环稳定性的高安全锂离子电池正极材料的铝包覆方法。

本发明的高安全锂离子电池正极材料的铝包覆方法包括以下步骤：

a.以常规方法制造无包覆的正极材料，具体可以是钴酸锂正极材料或镍钴锰三元正极材料或锰酸锂正极材料（含层状掺杂富锂锰酸锂、尖晶石锰酸锂）；

b.制备包覆液，包覆液为铝源与助溶剂相溶形成的铝盐溶胶；所述铝源为有机醇类铝盐，可选择异丙醇铝等；所述助溶剂为甲苯；溶胶中铝盐的重量浓度为15%～30%；

c.包覆过程，将上述无包覆的正极材料加入到包覆相甲醇或乙醇或丙酮中；正极材料与包覆相的重量比例控制在1：2～3：1；搅拌混合5～10分钟后，加入上述铝盐溶胶包覆液，其中元素Al与正极材料的中心元素M的摩尔比Al/M=0.002～0.05，对于上述不同的正极材料，中心元素M可以是钴元素或镍钴锰三种元素之和或锰元素；

d.加热烘干，在70-100℃，抽真空条件下，经1-6小时烘干为成品。

步骤c中，包覆过程控制包覆液加入正极材料与包覆相混合形成的料浆中的速度为2mL/s～40mL/s匀速。

本发明的有益效果是：本发明提供的锂离子电池正极材料表面包覆铝的方法，可显著降低钴酸锂与电解液的接触面积，减小材料中钴在电解液中的溶解，从而提高了锂离子电池在高截止电压下的循环性能和安全性能，高温存储性能。本发明的另一个优势是，可实现铝盐的高浓度包覆液，包覆均匀、稳定性好，且生产效率高，包覆方法简单易操作，是产业化大批量生产运用的好方法。

具体实施方式

本发明实施例的方法如下：

1、铝源为异丙醇铝； 助溶剂为甲苯，其可以显著提高铝源的溶解度，适合产业化，另一方面可以显著改善表面铝包覆的均匀性，且甲苯可以作溶剂可以实现透明、均一、稳定的铝源溶胶；配制成重量浓度15%~30%铝盐溶胶。

2、包覆相为甲醇或乙醇等醇类，或丙酮，其可以实现铝盐、甲苯、有机包覆液相三者的互溶；包覆过程为：将元包覆的锰酸锂正极材料成品加入到包覆相甲醇或乙醇或丙酮中。正极材料成品与有机包覆相的重量比例控制在1：2～3：1。搅拌混合5～10分钟后，加入铝盐溶胶。Al/M=0.002～0.05，M为中心活性元素锰，比例为摩尔比。包覆过程应控制包覆液（甲苯、铝源的互溶溶胶）滴加入正极材料与有机包覆相形成的料浆中的速度，保持缓慢匀速（2mL/s～40mL/s）以确保好的包覆效果。

3、加热烘干过程采取70-100度加热水循环加热，保持料浆在较高的真空度下，经1-6小时烘干。

经过本发明实施例铝包覆后的锰酸锂正极材料成品的实际测试结果：

1、高温存储膨胀小，85℃存储48小时，60℃存储7天厚度变化5%以内。