[发明专利]一种锗包覆的锂离子电池三元复合正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种锗包覆的锂离子电池三元复合正极材料的制备方法，该正极材料的化学式为LiNi_1-x-yAl_xCo_yO_2-zF_z，其中：x=0.26-0.32，y=0.18-0.22，z=0.005-0.01，该方法包括如下步骤：（1）将草酸镍、草酸铝、草酸钴配制成混合溶液；将配制的上述金属离子溶液加入氩气氛围的搅拌，加热，将KOH溶液非常缓慢的滴入搅拌反应器中，以产生(Ni_1-x-yAl_xCo_y)(OH)₂沉淀，过滤、洗涤，干燥，得到颗粒状(Ni_1-x-yAl_xCo_y)(OH)₂前驱体；（2）分别称取前驱体、氢氧化锂和氟化锂，球磨，干燥，烧结，得到三元复合正极材料LiNi_1-x-yAl_xCo_yO_2-zF_z；（3）采用锗溶胶包覆得到氧化锗包覆的LiNi_1-x-yAl_xCo_yO_2-zF_z。本发明制备正极材料，使用湿法制备三元材料前驱体，以获取较高的能量密度和物质活性；采用固相烧结的方法在材料中掺杂F，进一步提高材料的稳定性，最后采用锗包覆来增强材料整体性能。

主权项

一种锗包覆的锂离子电池三元复合正极材料的制备方法，该三元复合正极材料的化学式为LiNi_1‑x‑yAl_xCo_yO_2‑zF_z，其中：x=0.26‑0.32，y=0.18‑0.22，z=0.005‑0.01，该方法包括如下步骤：（1）湿法制备前驱体(Ni_1‑x‑yAl_xCo_y)(OH)₂将草酸镍、草酸铝、草酸钴按Ni：Al：Co的摩尔比=1‑x‑y：x：y配成水溶液，最终所有正离子的浓度总和为0.5‑1mol/L的金属离子溶液；将配制的上述金属离子溶液加入氩气氛围的搅拌反应器中，搅拌器搅拌速度为600‑800rpm，加热温度控制在75‑90℃；将浓度为0.1‑0.2mol/L的KOH溶液非常缓慢的滴入搅拌反应器中，以产生(Ni_1‑x‑yAl_xCo_y)(OH)₂沉淀，在整个反应过程中，搅拌器中反应溶液的pH值控制在10‑12；反应结束后，将产物过滤、洗涤，在100‑120℃干燥，得到颗粒状(Ni_1‑x‑yAl_xCo_y)(OH)₂前驱体；（2）固相法三元复合正极材料按照摩尔比1:1‑z：z分别称取上述前驱体、氢氧化锂和氟化锂，将称取的前驱体和氢氧化锂混合后在行星球磨机中以转速400‑500r/min球磨10‑15h，干燥；将干燥后的物料置于空气中烧结，烧结温度在500‑600℃之间，保温3‑5h；冷却后至室温后，加入上述称取的氟化锂，在行星球磨机中以转速400‑500r/min球磨5‑6h球磨，干燥后，在空气中烧结，烧结温度在900‑1000℃之间，保温6‑8h，得到三元复合正极材料LiNi_1‑x‑yAl_xCo_yO_2‑zF_z；（3）表面包覆氧化锗将所得到的三元复合正极材料LiNi_1‑x‑yAl_xCo_yO_2‑zF_z置于搅拌反应器中，加入纯乙醇，固液比为3：1‑2，搅拌后缓慢加入锗溶胶，锗溶胶使用异丙醇锗溶于丙酮溶液中形成，溶胶浓度控制在30‑35%，锗溶胶加入的量控制在最终的氧化锗质量占整个复合正极材料产物的1.5‑2wt%；加入锗溶胶后，混合搅拌3‑4h，将料浆转移入干燥设备中，抽真空烘干；将上烘干物料在空气中550‑650℃，加热10‑12h，得到氧化锗包覆的LiNi_1‑x‑yAl_xCo_yO_2‑zF_z。