一种硅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CN107910539A(43)申请公布日2018.04.13(21)申请号201711200472.1(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)H01M4/58(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种硅酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法(57)摘要一种硅酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，所述材料中硅酸锂的质量百分含量为1～10wt%，硅酸锂形成厚度2～20nm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）在有机溶剂中加入硅源，搅拌均匀，加入水，再加入氢氧化镍钴铝，加热搅拌反应，蒸干，得二氧化硅包覆的氢氧化镍钴铝前驱体粉末；（2）将二氧化硅包覆的氢氧化镍钴铝前驱体粉末与锂盐研磨混匀，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。CN107910539ACN107910539A权利要求书1/1页1.一种硅酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料，其特征在于：所述硅酸锂的质量百分含量为1～10wt%，硅酸锂形成厚度2～20nm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所述硅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）在有机溶剂中加入硅源，搅拌均匀，然后加入水，再加入氢氧化镍钴铝，进行加热搅拌反应后，搅拌蒸干，得二氧化硅包覆的氢氧化镍钴铝前驱体粉末；（2）将步骤（1）所得二氧化硅包覆的氢氧化镍钴铝前驱体粉末与锂盐研磨混匀，置于管式炉中，在氧化性气氛下，进行两段烧结，得硅酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料。3.根据权利要求2所述硅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，所述氢氧化镍钴铝与有机溶剂的质量体积比为1:5～25；所述搅拌均匀的时间为5～10min；所述硅源为硅酸四乙酯、正硅酸甲酯、多聚硅氧烷或甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种；所述有机溶剂为无水乙醇、乙二醇、甲醇或N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。4.根据权利要求2或3所述硅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，所述水与有机溶剂的体积比为2～5:100；所述硅源中的硅与氢氧化镍钴铝的摩尔比为1～10:100；所述氢氧化镍钴铝的粒径为5～15μm。5.根据权利要求2～4之一所述硅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，所述加热搅拌反应的温度为30～50℃，时间为12～15h；所述搅拌蒸干的温度为50～60℃。6.根据权利要求2～5之一所述硅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，所述锂盐的加入量使得锂盐中锂的摩尔数=2*硅源中硅的摩尔数+（1.01～1.10）*氢氧化镍钴铝的摩尔数；所述锂盐为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂及乙酸锂，及其水合物中的一种或几种。7.根据权利要求2～6之一所述硅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。8.根据权利要求2～7之一所述硅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，所述两段烧结是指：先以3～5℃/min的速率升温至400～550℃，烧结3～8h，再以3～5℃/min的速率升温至700～850℃，烧结10～18h。2CN107910539A说明书1/6页一种硅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]本发明涉及一种正极材料及其制备方法，具体涉及一种硅酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法。背景技术[0002]锂离子电池作为一种新型储能装置，具有高能量密度，工作电压高、循环寿命长，安全性能好、无记忆效应等优点，对于解决能源短缺和减少环境污染具有重要意义。其中，正极材料是决定其锂离子电池电化学性能、安全性能以及价格成本的关键因素，富镍材料LiNixM1-xO（x≥02.8，M为Co，Mn，Al等中的一种或几种）为α-NaFeO2层状结构，属空间群，其实际可逆容量达200mAh·g-1或更高，即为高容量型正极材料。但是，由于其镍含量较高，该材料在