[发明专利]一种偏钒酸钾分散包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种偏钒酸钾分散包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法，先将Ni、Co、Mn的硫酸盐溶液混合后在碱性条件下进行共沉淀反应制得三元复合前驱体（Ni_xCo_yMn_z）(OH)₂，然后再用去离子水洗涤、打浆、过滤后得浆料，将锂源和偏钒酸钾加入浆料中依次进行均质细化处理、喷雾干燥和高温煅烧后得到偏钒酸钾分散包覆镍钴锰三元正极材料。本发明通过在三元正极表面包覆KVO₃，提高了材料的表面结构稳定性，同时提高了材料的离子迁移率，从而提升三元材料的电化学性能；本发明制备的镍钴锰三元正极材料分散性好、大小均匀、球形度高、二次颗粒疏松，有利于电解液的浸润，提高了锂离子的扩散速率，从而提高倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是一种偏钒酸钾分散包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法。

背景技术

众所周知，我国前期的车用锂离子动力电池主要采用磷酸铁锂电池，磷酸铁锂材料的理论克容量为170mAh/g，工作电压为3.20V，而磷酸铁锂单体电池的能量密度最高可达到140Wh/Kg。为了进一步满足纯电动汽车长里程需求，如何提升电池能量密度成为政府和各大公司面临的难题。根据我国《节能与新能源汽车产业发展规划2012～2020》中有关高比能锂离子电池产品指标规划，至2020年，单体电池能量密度要求达到350Wh/kg。目前常用的磷酸铁锂电池远远无法满足这一需求，限制因素主要是磷酸铁锂正极材料的克容量较低，这就要求政府和企业发展高克容量、高电压平台的正极材料。因此，镍钴锰酸锂三元材料进入了人们的视野。

镍钴锰酸锂LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)是一种新型锂离子电池正极材料。它具有理论容量高，结构稳定，循环性能良好，放电电压范围宽，价格低廉，对环境友好等优点，被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。但镍钴锰酸锂作为锂离子电池正极材料仍存在很多问题，首先，在高电位时Mn³⁺发生歧化反应从活性材料表面溶解，其次，在反复脱嵌锂过程中易发生结构畸变，造成容量迅速衰减，尤其是在较高温度时，容量衰减的现象更加突出。

常规的改性方法如掺杂和包覆，虽然在一定程度上提高了放电比容量，但是均采用机械式加入，存在聚集问题，混料难以均匀，导致性能提升不稳定，而且因固相扩散速度慢，混料难以均匀，从而导致其电化学性能稳定性不高，循环性能较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种偏钒酸钾分散包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法，通过在镍钴锰三元正极表面包覆偏钒酸钾(KVO₃)，提高了镍钴锰三元正极材料表面的结构稳定性，同时提高了镍钴锰三元正极材料的离子迁移率，从而提升镍钴锰三元正极材料的电化学性能。

本发明的技术方案为：

一种偏钒酸钾分散包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法，具体包括有以下步骤：

(1)、先将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰溶液混合后在碱性条件下共沉淀反应制得三元复合前驱体(Ni_xCo_yMn_z)(OH)₂；其中，(Ni_xCo_yMn_z)(OH)₂中Ni、Co、Mn的摩尔比为x：y：z＝65:15:20；

(2)、将步骤(1)制得的三元复合前驱体(Ni_xCo_yMn_z)(OH)₂用去离子水洗涤、打浆、过滤，杂质含量达标后得到浆料A，所述的杂质含量达标是指浆料A中Na⁺的质量分数为≤0.02％；