一种钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107946578A(43)申请公布日2018.04.20(21)申请号201711200471.7(22)申请日2017.11.27(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路154号(72)发明人张佳峰杨卓韦韩信王小玮张建永张宝明磊(74)专利代理机构长沙星耀专利事务所(普通合伙)43205代理人陆僖宁星耀(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法(57)摘要一种钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，所述材料中钴酸锂的质量百分含量为1～10wt%，钴酸锂形成厚度5～30nm的包覆层包覆在镍钴铝酸锂上；所述正极材料为粒径5～15μm的球形颗粒。所述方法，包括以下步骤：（1）将水溶性表面活性剂溶于水中，加热，进行超声搅拌反应；（2）将氢氧化镍钴铝、可溶性钴盐和可溶性锂盐同时加入，加热，进行超声搅拌反应；（3）在超声搅拌下进行喷雾干燥；（4）置于管式炉中，在氧化性气氛下，进行两段烧结，即成。本发明正极材料具有较好的循环稳定性和大倍率放电性能；本发明方法能有效降低常规包覆时表面残锂的问题，成本低，工艺简单，适宜于大工业生产。CN107946578ACN107946578A权利要求书1/1页1.一种钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料，其特征在于：所述钴酸锂的质量百分含量为1～10wt%，钴酸锂形成厚度5～30nm的包覆层包覆在镍钴铝酸锂上；所述正极材料为粒径5～15μm的球形颗粒。2.一种如权利要求1所述钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将水溶性表面活性剂溶于水中，加热，进行超声搅拌反应，得表面活性溶液；（2）将氢氧化镍钴铝、可溶性钴盐和可溶性锂盐同时加入步骤（1）所得表面活性溶液中，加热，进行超声搅拌反应，得悬浊液；（3）将步骤（2）所得悬浊液在超声搅拌下进行喷雾干燥，得钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的前驱体粉体；（4）将步骤（3）所得钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的前驱体粉体置于管式炉中，在氧化性气氛下，进行两段烧结，得钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料。3.根据权利要求2所述钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述水溶性表面活性剂与水的质量比为3～10:100；所述水溶性表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺中的一种或几种。4.根据权利要求2或3所述钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）、（2）中，所述加热的温度为30～70℃；所述超声搅拌反应的频率为20～40kHz，搅拌的速度为400～1200r/min，反应的时间为0.8～10h。5.根据权利要求2～4之一所述钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述氢氧化镍钴铝与可溶性钴盐的质量比为100:1～20；所述可溶性锂盐的加入量使得可溶性锂盐中锂的摩尔数=可溶性钴盐中钴的摩尔数+（1.01～1.10）*氢氧化镍钴铝的摩尔数；所述氢氧化镍钴铝、可溶性钴盐和可溶性锂盐的总质量为步骤（1）所得表面活性溶液的5～25%。6.根据权利要求2～5之一所述钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述氢氧化镍钴铝的粒径为5～15μm；所述可溶性钴盐为硫酸钴、乙酸钴、氯化钴或硝酸钴，及所述钴盐的水合物中的一种或几种；所述可溶性锂盐为草酸锂、氢氧化锂、乙酸锂、碳酸锂、磷酸锂、氯化锂或硝酸锂，及所述锂盐的水合物中的一种或几种。7.根据权利要求2～6之一所述钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述超声搅拌的频率为20～40kHz，搅拌的速度为400～1200r/min；所述喷雾干燥的进料速度为400～1200mL/h，进风温度为180～300℃，出风温度为80～150℃。8.根据权利要求2～7之一所述钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，所述氧化性气氛是指臭氧气氛、空气气氛或纯度≥99.9%的氧气气氛。9.根据权利要求2～8之一所述钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，所述两段烧结是指：先以3～5℃/min的速率升温至400～500℃，烧结3～8h，再以3～5℃/min的速率升温至700～800℃，烧结10～18h。2CN107946578A说明书1/6页一种钴酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉