本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種高鎳三元正極材料的改性方法。

背景技術(shù)：

從2015年開始，由于原料鈷價(jià)格的持續(xù)走高，導(dǎo)致用于鋰離子電池的鈷酸鋰材料價(jià)格持續(xù)走高，在此背景下，鋰離子電池生產(chǎn)廠家都在考慮尋找一種持續(xù)、可靠的能替代鈷酸鋰的電池正極材料，因此高鎳三元正極材料市場需求量成爆發(fā)性增長。

高鎳三元正極材料具有容量高、循環(huán)好、對(duì)環(huán)境相對(duì)友好等特點(diǎn)，在站穩(wěn)市場以后，各生產(chǎn)廠家也在通過各類研發(fā)希望使材料性能得到進(jìn)一步的改進(jìn)，以使其獲得長久的生命力。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種高鎳三元正極材料的改性方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種高鎳三元正極材料的改性方法，通過對(duì)高鎳三元正極材料的表面進(jìn)行包覆，來修復(fù)材料在安全和高溫循環(huán)方面的缺陷。

本發(fā)明提出的一種高鎳三元正極材料的改性方法，包括以下步驟：

s1.取錳酸鋰微粒100g，加入140g去離子水和60g無水乙醚，以800r/min攪拌1小時(shí)，常溫靜置24小時(shí)，取出上層乙醚-錳酸鋰懸浮液，110℃烘干，研磨，過200目篩得到處理后的錳酸鋰；

s2.將所述步驟s1中處理后的錳酸鋰用無水乙醇洗滌，烘干備用；

s3.取氫氧化鋁和所述步驟s2得到的錳酸鋰在無水乙醇中分散，得到懸浮液，將懸浮液烘干后，于700℃燒結(jié)10小時(shí)，得到氧化鋁包覆的錳酸鋰材料；

s4.取高鎳三元正極材料和所述步驟s3得到的氧化鋁包覆的錳酸鋰材料在無水乙醇中分散，得到懸浮液，然后除去懸浮液中的無水乙醇；

s5.將所述步驟s4中除去無水乙醇的混合物于750℃煅燒10小時(shí)，冷卻至室溫，研磨得到錳酸鋰和氧化鋁包覆的高鎳三元正極材料。

進(jìn)一步的，所述步驟s1中，處理前的錳酸鋰微粒的粒度為200～500nm。

進(jìn)一步的，所述步驟s3中，氫氧化鋁的粒度為20～40nm。

進(jìn)一步的，所述步驟s3中，氫氧化鋁的質(zhì)量是錳酸鋰質(zhì)量的1～3％，懸浮液的固含量為60％。

進(jìn)一步的，所述步驟s3中，懸浮液的制備包括以下步驟：取錳酸鋰，加入氫氧化鋁，加入無水乙醇，500r/min分散10分鐘，繼續(xù)加入無水乙醇和錳酸鋰，1000r/min分散30分鐘，得到懸浮液。

進(jìn)一步的，所述步驟s4中，氧化鋁包覆的錳酸鋰材料的質(zhì)量是高鎳三元正極材料質(zhì)量的2％，懸浮液的固含量為65％。

進(jìn)一步的，所述步驟s4中，懸浮液的制備包括以下步驟：取高鎳三元材料，加入氧化鋁包覆的錳酸鋰材料，加入無水乙醇，500r/min分散5分鐘，繼續(xù)加入無水乙醇和高鎳三元材料，1000r/min攪拌30分鐘，得到懸浮液。

進(jìn)一步的，所述步驟s4中，除去懸浮液中的無水乙醇包括以下步驟：在300r/min的攪拌速度下，在80-90℃水浴加熱6小時(shí)。

進(jìn)一步的，所述步驟s2中，處理后的錳酸鋰和無水乙醇的質(zhì)量比為1:1。

進(jìn)一步的，所述步驟s4中，所述高鎳三元正極材料的化學(xué)式為lini1-x-ycoxmnyo2，其中，(1-x-y)≥0.5，x＞0，y＞0。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：以氧化鋁包覆的錳酸鋰材料作為高鎳三元正極材料的包覆物，該包覆能有效修復(fù)三元正極材料的表面，降低其比表面積，有助于提高抗電解液腐蝕的性能；錳酸鋰能夠改善高鎳三元正極材料的安全性能；陽離子鋁的導(dǎo)入能有效改善材料的循環(huán)、倍率性能。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1中步驟s2得到的錳酸鋰的粒度分布圖；

圖2是實(shí)施例1中步驟s1未處理的錳酸鋰的粒度分布圖；

圖3是實(shí)施例1中步驟s5包覆后的高鎳三元正極材料的粒度分布圖；

圖4是實(shí)施例1中步驟s4未包覆的高鎳三元正極材料的粒度分布圖；

圖5是實(shí)施例1中步驟s5中包覆后的高鎳三元正極材料的容量衰減圖；

圖6是實(shí)施例1中步驟s4中未包覆的高鎳三元正極材料的容量衰減圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

錳酸鋰和氧化鋁包覆的高鎳三元正極材料的制備步驟如下，高鎳三元正極材料的化學(xué)式為lini1-x-ycoxmnyo2，其中，(1-x-y)≥0.5，x＞0，y＞0。

s1.取粒度為200～500nm的錳酸鋰微粒100g，加入140g去離子水和60g無水乙醚，以800r/min攪拌1小時(shí)，常溫靜置24小時(shí)，取出上層乙醚-錳酸鋰懸浮液，110℃烘干，研磨，過200目篩得到處理后的錳酸鋰；

s2.將步驟s1中處理后的錳酸鋰用無水乙醇洗滌，錳酸鋰和無水乙醇的質(zhì)量比為1:1，低速攪拌2小時(shí)后烘干備用；

s3.取步驟s2得到的錳酸鋰，加入氫氧化鋁，氫氧化鋁的粒度為20～40nm，加入無水乙醇，500r/min分散10分鐘，繼續(xù)加入無水乙醇和錳酸鋰，1000r/min分散30分鐘，得到懸浮液，懸浮液中固含量為60％，氫氧化鋁的質(zhì)量是錳酸鋰質(zhì)量的2％，將懸浮液烘干后，于700℃燒結(jié)10小時(shí)，得到氧化鋁包覆的錳酸鋰材料；

s4.取高鎳三元材料，加入氧化鋁包覆的錳酸鋰材料，加入無水乙醇，500r/min分散5分鐘，繼續(xù)加入無水乙醇和高鎳三元材料，1000r/min攪拌30分鐘，得到懸浮液，懸浮液的固含量為65％，氧化鋁包覆的錳酸鋰材料的質(zhì)量是高鎳三元正極材料質(zhì)量的2％，將攪拌速度降至300r/min，在80-90℃水浴加熱6小時(shí)，除去懸浮液中的無水乙醇，得到混合物；

s5.將步驟s4中除去無水乙醇的混合物于750℃煅燒10小時(shí)，冷卻至室溫，研磨得到錳酸鋰和氧化鋁包覆的高鎳三元正極材料。

將步驟s2得到的錳酸鋰、步驟s1未處理的錳酸鋰進(jìn)行粒度分布測試，測試數(shù)據(jù)分別見圖1和圖2；將步驟s5中包覆后的高鎳三元正極材料、步驟s4中未包覆的高鎳三元正極材料進(jìn)行粒度分布測試，測試數(shù)據(jù)分別見圖3和圖4；將步驟s5中包覆后的高鎳三元正極材料、步驟s4中未包覆的高鎳三元正極材料組裝成18650圓柱電池，在1c、25℃下進(jìn)行循環(huán)測試，容量衰減圖分別見圖5和圖6。

從圖1和圖2可以看出，經(jīng)過處理和洗滌的錳酸鋰微粒的粒度小于未處理的錳酸鋰微粒，可見該處理方式能夠有效提取粒度較小的錳酸鋰，去除粒度較大的錳酸鋰，從圖3和圖4可以看出，圖3的粒度稍有變大，但其顆粒還是比較集中，說明此種包覆方法能有效的完成包覆卻不影響原有三元材料的粒度分布，從圖5和圖6可以看出，圖5曲線下降平緩，圖6曲線在后期進(jìn)入快速衰減過程，這說明經(jīng)過包覆后的三元材料循環(huán)性能更好。

綜上所述，本發(fā)明涉及兩種不同的陽離子的包覆，并對(duì)包覆物進(jìn)行層級(jí)包覆，在包覆過程中對(duì)包覆物進(jìn)行粒度的層級(jí)控制(即：最小粒度的氫氧化鋁和錳酸鋰微粒進(jìn)行包覆，再包覆較大粒度的三元材料)，提高了包覆的效果；以氧化鋁包覆的錳酸鋰材料作為高鎳三元正極材料的包覆物，該包覆物能有效修復(fù)三元正極材料的表面，降低其比表面積，有助于提高抗電解液腐蝕的性能；包覆物以錳酸鋰作為主材，能夠改善高鎳三元正極材料的安全性能；陽離子鋁的導(dǎo)入能有效改善材料的循環(huán)、倍率性能；處理錳酸鋰時(shí)，無水乙醚和水是分層的，分散在上層無水乙醚中的錳酸鋰粒徑較下層水中的錳酸鋰質(zhì)量較輕、粒度更小，有此可以提取到粒度分布更小的錳酸鋰，從而有助于在三元正極材料表面的吸附。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。