[发明专利]一种锂离子电池正极材料的表面改性方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极材料的表面改性方法，具体步骤为：1、将金属盐、溶剂和含氮碱性物质进行混合，得到反应液；2、将锂离子电池正极材料和反应液加入反应釜中，将反应釜置于水浴中并搅拌；3、取出反应釜中反应产物，静置后除去上层清液，得到前驱体；4、将前驱体干燥后过筛得到干燥粉末，进行热处理，得到表面改性的锂离子电池正极材料。采用本发明的方法可在锂离子电池正极材料表面形成均匀的包覆层，包覆层与锂离子电池正极材料基体结合牢固，所得表面改性的锂离子电池正极材料具有优异的电化学性能，本发明的方法操作简单、可控性强、成本低廉、易于工业化生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料的表面改性方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人们生活水平的提高，社会对能源的需求也越来越高，新型“21世纪绿色电池”-锂离子电池作为新能源汽车最有潜力的动力电池体系之一，将会迎来巨大的发展机遇，同时，这也对锂离子电池在充放电能力、安全性能、使用寿命和储存性能等方面提出更为严苛的要求。锂离子电池的关键材料之一是正极材料，所以提升正极材料的性能十分必要。

目前，最适合用于动力电池的锂离子电池正极材料是三元正极材料，主要包括镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂材料。三元正极材料存在的问题是循环稳定性差，原因包括：1、在较高充电电压下，电解质发生分解消耗掉部分锂，使电池的比容量和循环性能降低；2、LiPF₆基电解液中痕量的水分使电解液呈酸性，腐蚀正极材料从而造成过渡金属的溶解；3、正极材料脱锂时，材料晶体结构不稳定，发生不可逆相变，使正极材料电化学活性降低。

随着对锂离子电池正极材料研究的不断深入，研究人员采用对正极材料颗粒表面改性的方法可以提高锂离子电池的循环性能。表面包覆是表面改性技术的一种方式，可有效改善锂离子正极材料的电化学性能。但是，目前现有技术中对锂离子正极材料的表面包覆大多为包覆层与基体正极材料为分子级包覆，这种方式使得包覆层与基体正极材料的结合不紧密，并且包覆不均匀，从而导致正极材料的容量衰减，影响正极材料的循环性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，采用尿素均相沉淀法对锂离子电池三元正极材料进行表面改性，在正极材料表面形成均匀包覆层，降低了正极材料比容量的衰减，提高了正极材料的循环性能，从而完成本发明。

本发明提供了一种锂离子正极材料的表面改性方法，具体体现在以下方面：

一种锂离子电池正极材料的表面改性方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、将金属盐、溶剂和含氮碱性物质进行混合，得到反应液；

步骤2、将锂离子电池正极材料和反应液加入反应釜中，将反应釜置于水浴中并搅拌；

步骤3、取出反应釜中反应产物，静置后除去上层清液，得到前驱体；

步骤4、将前驱体干燥后过筛得到干燥粉末，进行热处理，得到表面改性的锂离子电池正极材料。

步骤1中，金属盐为金属硝酸盐、金属硫酸盐、金属醋酸盐中的一种或几种，优选为金属硝酸盐，选自硝酸镧、硝酸镍、硝酸铝、硝酸锰、硝酸锆中的一种或几种，更优选为硝酸镧、硝酸镍、硝酸铝中的一种或几种，更优选为六水合硝酸镧、六水合硝酸镍、九水合硝酸铝中的一种或几种。

步骤1中，溶剂为醇类溶剂和/或去离子水。

溶剂为去离子水和无水乙醇，其中，去离子水和无水乙醇的体积比为1：(0.1～5)，优选1：(0.2～1)。

步骤1中，含氮碱性物质优选为尿素，

优选地，基于1000重量份的锂离子电池正极材料，尿素的用量为50至100份，金属盐的用量为10至50份。