[发明专利]复合包覆改性的三元正极材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种复合包覆改性的三元正极材料及制备方法，该方法将锂源和三元前驱体混合均匀，在高温条件下烧结，然后冷却至室温，粉碎，得到烧结料粉末；将烧结料粉末水洗，抽滤离心得到湿料，真空烘干过筛得到干料；将干料和混合包覆添加剂混合均匀，在高温条件下包覆烧结，冷却至室温，得到复合包覆改性的三元正极材料，本发明使用硼酸镁代替硼酸在提高包覆温度的同时提升材料容量。本发明提高包覆温度后，提高氧化铝的包覆效果。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种复合包覆改性的三元正极材料及制备方法。

背景技术

目前锂离子电池三元正极材料常规包覆方案是在300-330℃下共同包覆硼酸和氧化铝。硼酸具有显著提高材料容量的效果，但由于硼酸在常压下沸点是300℃的原因导致包覆温度超过300℃包覆效果不理想，而氧化铝的一个理想包覆温度远高于硼酸的包覆温度，导致在300℃左右共包覆下氧化铝的包覆效果较差，使得材料的结构稳定性、倍率以及循环性能不如三次烧结材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种复合包覆改性的三元正极材料及制备方法。

为实现上述目的，本发明所设计一种复合包覆改性的三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将锂源和三元前驱体混合均匀，在高温条件下烧结，然后冷却至室温(25℃)，粉碎(将团聚完全打开)，得到烧结料粉末(即为三元正极材料)；

2)将烧结料粉末水洗，抽滤离心得到湿料，真空烘干过筛得到干料；

3)将干料和混合包覆添加剂混合均匀，在高温条件下包覆烧结，冷却至室温(25℃)，得到复合包覆改性的三元正极材料，其中，混合包覆添加剂由硼酸镁和氧化铝混合而成。

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。

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，高温烧结的温度为700-1100℃，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2)中，真空烘干温度为100～150℃，时间为3～5h，干料的D50粒径为2.0～20.0μm。优选为10.0～11.0μm。

再进一步地，所述步骤3)中，硼酸镁用量为干料总量的0.2～2.0％；且混合包覆添加剂中，氧化铝和硼酸镁重量比为1:1～3。

再进一步地，所述步骤3)中，包覆烧结温度为300～700℃，烧结时间为5～15h。

再进一步地，所述步骤3)中，包覆烧结温度为600℃，烧结时间为12h。

本发明还提供了一种复合包覆改性的三元正极材料，它是以高镍三元正极材料为基体，在基体的表面包覆有混合包覆添加剂；其中，混合包覆添加剂的使用量是高镍三元正极材料质量的0.2％-4.0％且混合包覆添加剂中，氧化铝和硼酸镁重量比为1:1～3。

本发明原理：

在高温下部分硼酸镁会和表面的残碱发生反应，生成硼酸锂化合物和锂镁化合物，部分硼酸镁会分解成氧化镁和氧化硼，氧化硼、部分氧化铝与表面残碱发生反应生成快离子导体附着在材料表面形成一层保护膜，并能够加快锂离子的传输速率。部分氧化铝和氧化镁也会附着在表面，减少电解液的腐蚀，还有一部分会掺杂到材料表层，镁离子和铝离子都能够维持晶体结构的完整和稳定性，抑制氧空位的产生，降低晶胞体积变化，而且镁离子能够起到支柱效应，增加锂离子迁移的活化能，提高倍率性能。

本发明的有益效果：