[发明专利]包覆锂离子二次电池正极活性物质的方法

说明书

本发明涉及电池领域，公开了一种包覆锂离子二次电池正极活性物质的方法，其中，所述方法包括：(1)提供含有锆醇盐、铝醇盐和有机溶剂的溶液A，将溶液A与水混合，水解得到锆铝溶胶，加入的水的摩尔数与金属离子总摩尔数之比为3‑5:1；(2)将正极活性物质与步骤(1)得到的锆铝溶胶接触并除去溶剂，得到Al(OH)₃‑Zr(OH)₄包覆的正极活性物质前驱体；(3)将步骤(2)得到的Al(OH)₃‑Zr(OH)₄包覆的正极活性物质前驱体进行恒温烧结，得到Al₂O₃‑ZrO₂包覆的正极活性物质。本发明的方法可以有效改善锂离子二次电池正极活性物质特别是镍钴锰三元材料的循环稳定性和安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池正极材料领域，具体涉及一种包覆锂离子二次电池正极活性物质的方法。

背景技术

随着人们对电动车续航里程要求的不断提高，具有更高能量密度的镍钴锰三元正极材料逐渐进入市场并占有较大份额。尤其是NCM622和NCM811等镍含量较高的三元体系，由于其具有更高的能量密度，是当今锂离子电池正极材料的研究热点。但是，过高的镍含量同样带来了电池安全性和循环稳定性方面的隐患，同时提高了对制造设备的需求，使得高镍型三元材料还未得到大规模应用。

表面包覆改性是镍钴锰三元材料重要的改性方法，其中，金属氧化物是一类比较常见包覆材料。目前有应用与三元材料包覆的金属氧化物主要有TiO₂、SnO₂、ZrO₂、Al₂O₃等，对于增强材料的表面结构稳定性，提高材料的循环性能和高温性能起到了积极的作用。

例如，CN104701506A公开了一种钛溶胶包覆改性三元正极材料的制备方法，其是通过将制备的钛溶胶包覆与三元材料表面，经过高温煅烧后得到了TiO₂包覆的三元材料，有效改善了材料的首次效率的放电比容量，但循环性能无明显变化。

又如，CN107302087A公开了一种锂电池镍钴锰酸锂三元正极材料及其制备方法，采用高温固相法制备了包含其它金属元素的Al₂O₃包覆的三元材料，具体来说，通过先制备铝盐和含有包覆元素的溶胶制备包覆材料，然后将镍钴锰酸锂材料与包覆材料混合、烧结得到所述镍钴锰酸锂三元正极材料。该方法虽然能够在一定程度上提高镍钴锰酸锂材料的循环性能和比容量，但是该方法先用固相法制备出含其它金属元素的Al₂O₃包覆材料，然后再通过高温固相法将包覆材料与三元材料进行混合包覆，因此，无法在三元材料表面原位形成一层均匀的包覆层，包覆均一性较差，循环性能提升效果有限。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种包覆锂离子二次电池正极活性物质的方法，通过本发明提供的方法能够显著提高Al₂O₃-ZrO₂复合氧化物包覆的正极活性物的循环稳定性和安全性。

本发明的发明人发现，铝溶胶的制备一般采用铝盐水溶液加入碱性溶液，并调节pH值来制备。氧化锆作为一种常见的氧化物，具有良好的稳定性。但是，锆通常无法通过类似方法制备锆溶胶，需要配合其它有机溶剂来形成溶胶。本发明的发明人通过采用铝锆混合有机盐水解的方式，通过调节加入的水量调控浓度，在合适的范围内直接制备出铝锆混合溶胶，一方面，无需引入氨水、LiOH等碱液，操作简单，另一方面，引入的水用于水解形成溶胶，体系含水量低，有利于减少在水溶液或水溶胶体系下进行湿法包覆时水分可能产生的对高镍三元材料表面结构的破坏。因此，本发明的方法制备得到的Al₂O₃-ZrO₂复合氧化物包覆的正极活性物的包覆层均一，且能够有效改善锂离子二次电池正极活性物质，特别是高镍三元材料如镍钴锰三元材料的循环稳定性和安全性能。