[发明专利]硼酸铝包覆改性的三元材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硼酸铝包覆改性的三元材料及其制备方法，该方法将锂源和三元前驱体混合均匀，在氧气气氛下高温条件下烧结，然后冷却至室温，粉碎过筛，得到一次烧结料粉末；然后将一次烧结料粉末和硼酸铝混合均匀，在高温条件下包覆烧结，冷却至室温，得到硼酸铝包覆改性的三元材料。本发明使用硼酸铝包覆能够解决硼酸和氧化铝共包覆发生反应生成水导致包覆效果以及实际的包覆量达不到效果的问题。硼酸铝能够均匀的包覆在二次球颗粒表面，材料的理化指标以及电性能与之前工艺相当。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种硼酸铝包覆改性的三元材料及其制备方法。

背景技术

由于三元材料具有更高的能量密度，已经成为动力电池正极材料的开发热点。但是三元材料存在结构不稳定、循环和倍率性能差、热稳定性差等问题，通常采用掺杂包覆等手段改善。目前锂离子电池高镍三元正极材料常规包覆工艺采用硼酸和氧化铝共包覆。

硼酸具有弱酸性，氧化铝是两性氧化物。两者共同混合三元材料易出现以下问题：硼酸会与氧化铝发生反应生成水，造成物料板结团聚，影响硼酸和氧化铝的包覆效果以及实际包覆量，水分造成材料表层锂析出使得残碱偏高，而且还对材料结构造成破坏。

发明内容

本发明的目的提供了一种硼酸铝包覆改性的三元材料及其制备方法，解决以下问题：

1.常规硼酸和氧化铝共包覆两种添加剂发生反应产生水，导致物料板结团聚。

2.包覆效果和包覆量均达不到效果。

为实现上述目的，本发明所设计一种硼酸铝包覆改性的三元材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将锂源和三元前驱体混合均匀，在氧气气氛下高温条件下烧结，然后冷却至室温，粉碎过筛，得到一次烧结料粉末；

2)将一次烧结料粉末和硼酸铝混合均匀，在高温条件下包覆烧结，冷却至室温，得到硼酸铝包覆改性的三元材料。

进一步地，所述步骤1)中，三元前驱体和锂源的摩尔比为1:1.0～1.1；所述锂源为氢氧化锂或碳酸锂；在转速为100～800rpm条件下混合5～60min。

再进一步地，所述步骤1)中，锂源和三元前驱体的摩尔比为1:1.04。

再进一步地，所述步骤1)中，高温烧结条件为，温度为700～1200℃，烧结时间为8～15h。

再进一步地，所述高温烧结的温度为750℃，烧结时间为12h。

再进一步地，所述步骤1)中，一次烧结料粉末D50粒径为2.0～20.0μm。

再进一步地，所述步骤2)中，硼酸铝用量为一次烧结料粉末总量的0.2～3.0％。

再进一步地，所述步骤2)中，包覆烧结温度为300～800℃，烧结时间为5～15h。

再进一步地，所述步骤2)中，包覆烧结温度为300℃，烧结时间为12h。

本发明还提供了一种硼酸铝包覆改性的三元材料是以三元正极材料为基体，在基体的表面包覆有硼酸铝；其中，硼酸铝的使用量是三元正极材料质量的0.2％～3.0％；三元正极材料的化学式为LiNi_xCo_yMn_(1-x-y-z)M_zO₂，其中，0.1≤x≤1，0.1≤y≤1，0＜z≤0.1，x+y+z≤1，M为掺杂元素，M选自Zr、Mg、Sr、Al、W、Ti、Ta、Mo、N、B、Y、La、Nb中的一种或多种。

本发明的原理：