[发明专利]一种磷酸锂包覆锂离子电池高镍单晶三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明属于新能源锂离子电池正极材料制备技术领域，尤其涉及一种磷酸锂包覆锂离子电池高镍单晶三元正极材料的制备方法。首先将磷酸盐溶解在蒸馏水中，搅拌均匀至完全溶解，得到磷酸盐溶液；然后把高镍单晶三元前驱体分散在磷酸盐溶液中，混合均匀，得到混合悬浊液；最后将得到的混合悬浊液在高温下边搅拌边烘干水份，最终得到沉淀物。烘干后的沉淀物经混锂、研磨和在纯氧中煅烧，即得到了磷酸锂包覆的锂离子电池高镍单晶三元正极材料。本发明所述方法制备的锂离子电池高镍单晶三元正极材料，其表面均匀包覆一层磷酸锂。制备出的材料具有更好的比容量、倍率性能和循环稳定性能，有效地延长了锂离子电池的使用寿命，有着优异的性价比优势。

技术领域

本发明属于新能源锂离子电池正极材料制备技术领域，尤其涉及一种磷酸锂包覆锂离子电池高镍单晶三元正极材料的制备方法。

技术背景

锂离子电池由于具有高能量密度、高工作电压和优异的循环性能等优点，被广泛应用在便携式电子产品、混合动力汽车和纯电动汽车等诸多新能源领域。随着电动汽车行业的发展，对锂离子电池的能量密度、循环寿命提出了更高的要求。

Ni基三元正极材料LiNi_xCo_yMn_zO₂ (x+y+z=1)，特别是x>0.8，具有较高的工作电压(>4.3 V vs. Li/Li⁺)和高达200 mAh/g 的理论放电比容量，而广受关注和研究。但是传统的高镍三元正极材料在脱嵌锂离子过程中，二次颗粒发生破碎、粉化现象；另外，严重的过渡金属离子溶出等，均会降低循环性能。前者可以通过改变高镍三元正极材料的微观形貌减少破碎、粉化现象，而后者可以通过表面包覆物理保护层来缓解。目前商业常用高的包覆方法是固相混合包覆，这将导致包覆不均匀。而在已经报道的液相包覆方法中，大部分是将高镍三元正极材料分散在包覆料的水溶液中。在包覆过程中，高镍三元正极材料会与水反应形成Li₂CO₃和LiOH杂质，严重恶化材料的电化学性能。

发明内容

为克服上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种磷酸锂包覆锂离子电池高镍单晶三元正极材料，所述正极材料包覆层较均匀，增强了材料的稳定性。

本发明的另一发明目的是提供一种上述发明材料的制备方法，该制备方法通过在单晶高镍三元前驱体上包覆，避免了高镍三元正极材料与水的接触，减少了包覆过程中Li₂CO₃和LiOH杂质的形成，有效的提升了材料的循环性能。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种磷酸锂包覆锂离子电池高镍单晶三元正极材料，所述的高镍单晶三元正极材料的化学式为LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂，其粒径在5 μm ~ 13 μm。

一种上述磷酸锂包覆锂离子电池高镍单晶三元正极材料的制备方法，采用以下步骤：

（1）称取磷酸盐加入蒸馏水中，分散均匀，得到磷酸盐溶液；

（2）向步骤（1）所述的磷酸盐溶液中加入高镍单晶三元前驱体Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂，混合均匀，得到混合悬浊液；

（3）将步骤（2）所制备的混合悬浊液在边搅拌边加热的条件下，烘干水份，最终获得沉淀物；

（4）称取一水合氢氧化锂LiOH∙H₂O，与步骤（3）中的沉淀物固相研磨，混合均匀，得到混合物；

（5）将步骤（4）所述的混合物，首先在空气中煅烧并自然降温，然后在纯氧中分步煅烧并自然冷却至室温。