[发明专利]一种包覆LiFePO4

说明书

本发明公开了一种包覆LiFePO₄涂层的Al掺杂镍钴锰三元正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：首先，以镍盐、钴盐、锰盐及偏铝酸钠为原料，制备掺Al三元前驱体；其次，在掺Al三元前驱体上包覆磷酸铁，获得包覆磷酸铁的掺Al三元前驱体；最后，包覆磷酸铁的掺Al三元前驱体与锂源混合烧结，获得包覆LiFePO₄涂层的Al掺杂型NCM三元正极材料。本发明方法无需进行水洗、包覆及二次烧结，有效的简化了制备工艺、提高了制备效率、降低了生产成本，同时在容量降低不多的情况下，也大大提高了循环性能。

技术领域

本发明属于镍钴锰三元正极材料的技术领域，具体涉及一种包覆LiFePO₄涂层的Al掺杂镍钴锰三元正极材料的制备方法。

背景技术

随着国家补贴政策与能量密度直接挂钩，NCM三元材料特别是高能量密度的高镍三元材料成为国内许多电池企业的必然的选择；同时，伴随着钴价格的高涨，高镍三元材料成为动力电池的发展趋势。然而，高镍材料确在安全性与热稳定性方面有着很大的缺陷，因此高镍正极材料不仅在一烧过程中需进行掺杂，还要进行水洗、包覆、等改性，并且这些改性还需进行二次烧结，比普通三元材料增加多道工序；高镍三元材料安全性与热稳定性差的很大一部分原因是因为表面残锂的存在，如果能在前驱体制备过程中就可以包覆一种材料，在后期正极材料烧结时包覆材料与残锂反应生成包覆膜，就可以免去水洗、包覆、二烧等工序，将会大大降低材料的生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种包覆LiFePO₄涂层的Al掺杂镍钴锰三元正极材料的制备方法，解决了现有技术中在制备高镍正极材料时制备工艺复杂、制备效率低以及成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种包覆LiFePO₄涂层的Al掺杂镍钴锰三元正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，向含有底液的第一反应装置中通入保护气体，且将搅拌速度控制在100-500r/min；其中，所述底液的pH值为10～12、温度为40～80℃；所述底液中氨的含量为5～20g/L；

步骤2，将镍盐、钴盐和锰盐的混合溶液A、偏铝酸钠溶液B、沉淀剂C以及氨水络合剂D同时加入所述含有底液的第一反应装置中，并保持反应体系的pH值、上清液氨浓度、反应温度以及搅拌速度与所述步骤1中底液的pH值、底液中氨浓度含量、底液温度以及搅拌速度的参数一致，进行反应；

步骤3，当D50达到目标粒径后停止进料，再进行离心洗涤、分离产物，获得Al掺杂镍钴锰前躯体；

步骤4，将所述步骤3中获得的Al掺杂镍钴锰前躯体分散于水中，并将含有所述Al掺杂镍钴锰前躯体的分散液加入至第二反应装置中，开启搅拌，再将聚合硫酸铁溶液E、磷酸水溶液F、氢氧化钠溶液G加入第二反应装置中进行反应，反应完成后，依次经过离心洗涤、烘干、筛分、除铁、得到前驱体；

步骤5，将所述步骤4中获得的前驱体与锂源混合，烧结、粉碎、筛分、除铁、包装，获得包覆LiFePO₄涂层的Al掺杂镍钴锰三元正极材料。

优选地，所述步骤2中，所述镍盐、钴盐和锰盐的混合溶液A中金属离子的浓度为1～3mol/L，所述金属离子中镍、钴、锰的摩尔比为8：1：1、84：8：8或90：5：5。

优选地，所述镍盐、钴盐、锰盐分别为硫酸盐、硝酸盐、氯化盐中的至少一种。

优选地，所述步骤2中，所述偏铝酸钠溶液B中铝的浓度为0.05～0.5g/L。

优选地，所述步骤2中，所述混合溶液A、偏铝酸钠溶液B、沉淀剂C以及络合剂D加入至第一反应装置中的进料速度为10～2000L/h。

优选地，所述步骤2中，所述沉淀剂为所述沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。