[发明专利]一种氧化铝包覆锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化铝包覆锂离子电池正极材料及其制备方法。一种氧化铝包覆锂离子电池正极材料的制备方法，包括下列步骤：将锂离子电池正极材料、溶剂、碳酸盐/碳酸氢盐以及铝盐混合，并超声反应，生成沉淀；将所述沉淀微波加热，得到产品；所述铝盐以铝元素计，质量为所述锂离子电池正极材料的0.5％～2.5％。本发明能够将氧化铝均匀包覆锂离子电池正极材料，并且使铝元素熔融进入正极材料的晶体内部结构，降低副反应作用，以及延长循环使用寿命。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，尤其是涉及一种氧化铝包覆锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、充放电压高、无记忆效应、循环寿命长等优点被广泛应用在微小型电子设备、电动汽车、航天等方面。随着新能源汽车的发展，磷酸铁锂已经难以满足消费者的需求，研究出更高能量密度、更高电压、循环寿命更长和更安全的锂离子电池已成为科研学者的共同目标。

在实际应用过程研究发现锂离子电池电化学性能衰减明显，尤其是高镍三元正极材料，主要因素是正极材料在高电压情况下晶体结构发生不可逆转变，同时正极材料和电解液发生副反应产生气体。而包覆是有效改善其电化学性能的方法，包覆能有效抑制抑制正极材料表面与电解液间的副反应。

通过表面包覆能够有效抑制正极活性成分与电解液间的副反应，提高材料的热稳定性能和循环稳定性。常用于表面包覆的材料主要有碳、氧化铝、氟化铝、氧化镁、二氧化钛、磷酸铁锂等，但碳包覆具有较强的还原性，二氧化钛昂贵等，而氧化铝化学性质稳定、原料丰富和价格便宜等优势而广泛应用作包覆材料。

常用的包覆方法有溶胶凝胶、固相混合研磨包覆、浸渍法、气/液相沉积等方法。CN107768628A叙述了一种将正极材料放入柠檬酸铁水溶液中浸渍，再经烘干研磨煅烧得到包覆材料。但浸渍法包覆操作复杂，条件苛刻，不利于工业化生产。CN107834050A叙述了一种锂离子电池富锂材料的改性方法，以钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂为包覆材料，采用溶胶凝胶法对该富锂材料进行包覆。CN108232147A叙述了一种高镍三元正极材料的包覆方法，将钇源和锂源溶于去离子水中，再加入前驱体，经两次烧结研磨得到正极材料。CN108417790A公布了一种铬酸锂研磨包覆正极材料表面，再经烧结得到包覆材料。综上，固相研磨存在包覆不均匀等缺点，且对于大颗粒正极材料有可能在研磨过程使材料发生破碎。溶胶凝胶工艺复杂，成本高，在工业上难以得到实际应用。浸渍法主要是利用浓度差使其包裹在材料表面，但包覆材料浓度较低时，往往会造成正极材料在浸渍液中包覆不均匀现象。且包覆过程还需考虑包覆材料的性质。而气相沉积包覆条件要求高，工业化生产难以得到实现。单一液相沉积很难做到包覆材料分散均匀。可见，现有的包覆工艺存在工艺复杂或包覆不均匀导致电性能不足等问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种氧化铝包覆锂离子电池正极材料的制备方法，该制备方法能够将氧化铝均匀包覆锂离子电池正极材料，并且使铝元素熔融进入正极材料的晶体内部结构，因此极大改善了正极材料和电解液间的副反应，以及延长循环使用寿命。

本发明的第二目的在于提供一种氧化铝包覆锂离子电池正极材料，该材料采用特定的包覆方法包覆上氧化铝，相比传统的包覆正极材料具有更长的循环使用寿命。

为了解决以上技术问题，本发明提供了以下技术方案：

一种氧化铝包覆锂离子电池正极材料的制备方法，包括下列步骤：

将锂离子电池正极材料、溶剂、碳酸盐/碳酸氢盐以及铝盐混合，并超声反应，生成沉淀；

将所述沉淀微波加热，得到产品；

所述铝盐以铝元素计，质量为所述锂离子电池正极材料的0.5％～2.5％，优选1％～2.5％，优选1％～2％。