[发明专利]磷酸锆锂快离子导体包覆镍钴铝酸锂正极材料及制备方法

说明书

磷酸锆锂快离子导体包覆镍钴铝酸锂正极材料及制备方法，所述磷酸锆锂快离子导体的质量为0.1～10wt%，所述磷酸锆锂快离子导体形成厚度为5～30nm的包覆层包覆在镍钴铝酸锂上；所述正极材料为粒径5～15μm的球形颗粒。制备方法包括以下步骤：（1）配制含有磷源和锆源的溶液，在有机溶剂或水中加入锆源溶液，再加入磷源溶液，搅拌，再加入镍钴铝酸锂，进行加热搅拌反应后，缓慢蒸干，所得粉末放入烘箱烘干；（2）将步骤（1）所得的粉末，置于管式炉中，进行低温快速烧结，即可。本发明正极材料具有较好的循环稳定性和倍率放电性能；本发明方法能有效降低常规包覆时表面残锂和三元材料循环稳定性低问题，工艺过程成本低，工艺简单，适宜于大工业生产。

技术领域

本发明涉及一种正极材料及其制备方法，具体涉及一种磷酸锆锂快离子导体包覆镍钴铝酸锂正极材料及制备方法。

背景技术

锂离子电池被认为是能够实现动力电池最有前景的储能循环体系之一，具有高能量密度，工作电压高，安全性能好、稳定造价低，毒性较低等优点。锂离子电池的发展，对于解决能源短缺和减少环境污染具有重要意义。其中，正极材料是决定其锂离子电池电化学性能、安全性能以及价格成本的关键因素，但目前占据市场主导的三元正极材料仍无法满足电动汽车发展的需要，其能量密度与功率密度及循环稳定性等仍有待提升。且三元正极材料表面容易与电解液发生副反应而降低材料的可逆性；同时表面残留容易与电解液反应生成导电性能不好的有机物；并且三元材料置于空气中，会和空气中的二氧化碳和水反应，导致电化学活性降低。由于三元正极材料和其他物质的接触，导致三元材料的循环稳定性和倍率性能减低。因此，三元正极还需改进，目前改进三元正极材料性能的主要方法有表面修饰，表面包覆，元素掺杂等，为了减小三元正极材料和其他物质的副反应，进行表面包覆是一种非常简便有效的方法，将稳定性能更好的物质，包覆在三元正极材料表面降低三元正极材料电化学活性的衰减。

专利CN105406069 A公开了一种磷酸锰铁锂包覆三元材料的方法，此方法用抗坏血酸配合磷酸锰锂，和三元材料进行混合后进行真空干燥，干燥后在进行保温烧结6~16h，此方法包覆过程中由酸性物质的参与，三元材料是氧化物，容易被酸性物质侵蚀，因此方法存在不足，对三元材料的改善也有限。

CN107230771 A公开了一种磷酸钒包覆三元材料的方法，此方法将钒盐和磷酸盐还原剂混合在去离子水中，搅拌后过滤、洗涤、烘干后和三元材料按1~10:100配料比，在高速混料机中混合，然后在非氧气气氛下200~400度下保温烧结，得到包覆的三元包覆改性材料，此方法通过固相混合，以固体小颗粒进行混合，包覆不均匀，固体颗粒间作用力微弱，难以达到成膜或者均匀混合，且固相混合三元表面残锂仍然以固相存在于三元表面，依然影响着三元的循环性能，此包覆方法，对三元的循环性能改善有限，且存在包覆不均匀问题。

专利CN105047864 A公开了一种利用锆酸锂包覆三元材料的方法，此方法利用草酸盐制备的镍钴锰前驱体和锆酸四丁酯180度下水热反应生成氧化锆包覆层，再高温烧结，得到锆酸锂的包覆物质，此方法用的是液相锆源，以锆酸四丁酯作为包覆物质，因为是液相要相对于固相有较好的分散性在溶液中，因此可以达到较好的包覆，但包覆后的电化学性能仍需进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种包覆表面残锂量低，比容量高和循环性能优异，且具有极好稳定性三元正极材料；并且该材料成本低，工艺简单，低能耗，适宜于工业生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种磷酸锆锂快离子导体包覆镍钴铝酸锂正极材料，所述磷酸锆锂快离子导体的质量为0.1～10wt%，磷酸锆锂快离子导体形成厚度为5～30nm的包覆层包覆在镍钴铝酸锂上；所述正极材料为粒径5～15μm的球形颗粒。

本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磷酸锆锂快离子导体包覆镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：