CN104779370B - 一种提高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂性能的方法。该方法以有机的钛酸酯为钛源，采用液相化学沉积在氧化镍钴铝锂表面包覆二氧化钛，然后对包覆层进行部分氮化，在氧化镍钴铝锂表面形成Ti‑O‑N包覆层。该包覆层可以与氧化镍钴铝锂良好结合，减少活性物质与电解液的直接接触，并且提高材料颗粒间的电子导电性，使材料性能得到提高。

Description

一种提高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂性能的方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池用正极材料性能的改进方法，特别是涉及一种提高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂材料性能的方法。
背景技术
锂离子电池是一种能量密度高、功率密度高、寿命长的二次电池，在现代社会中扮演重要角色。在手机、笔记本电脑等小型设备中，锂离子电池应用极为广泛。同时，随着电动汽车、智能电网等产业的快速发展，锂离子动力电池的需求量急剧上升，对其性能要求日益提高。应用于锂离子电池中的正极材料是其性能和成本的决定性因素。作为锂离子电池正极材料，氧化镍钴铝锂具有工作电压高、比容量大、成本低、安全性好等优点，非常适用于锂离子动力电池体系，是最具应用前景的动力型锂离子电池正极材料之一。氧化镍钴铝锂材料应用于锂离子动力电池，将使电池系统的质量能量密度和体积能量密度均得到较大提高，电池组的高功率特性良好，特别适用于纯电动汽车或插电式混合动力汽车。
但氧化镍钴铝锂也有其严重的缺点，阻碍了其应用。其与电解液的相容性较差，易产生气体，循环稳定性也有待提高。同时，安全性方面也存在一定隐患，尤其是在较高的温度下。克服该材料缺点通常的方法是表面包覆。通过包覆提高材料与电解液的相容性，最终提高材料的热力学和动力学稳定性，延长循环寿命，拓宽材料的工作温度，抑制气体的产生，提高安全性。包覆剂的选择是一方面要做的工作，另一方面，还要选择适当的方法，使包覆更加均匀可靠。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，以Ti-O-N包覆氧化镍钴铝锂，工艺上采用液相化学沉积在氧化镍钴铝锂表面包覆二氧化钛，然后对包覆层进行部分氮化，以此提供了一种提高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂性能的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种提高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂性能的方法，包括以下步骤：
1)用分散剂配制氧化镍钴铝锂悬浊液，加入反应釜；
2)在反应釜中，定量加入钛酸酯，同时加入过量的水或与水互溶的有机溶剂的水溶液；
3)干燥以去除液体成分并在氧化镍钴铝锂表面形成钛的氧化物包覆层；
4)在氨气气氛下对包覆层进行氮化；
5)粉碎、筛分得到产品。
所述的用于配制氧化镍钴铝锂悬浊液的分散剂为有机溶剂。
所述的钛酸酯为钛酸丁酯或钛酸异丙酯，加入时为纯净物或溶液。
所述的去除液体成分的方法是直接喷雾干燥或过滤后干燥。
包覆量以钛计，质量比Ti:NCA＝0.005～0.03:1。
本发明的有益效果是：通过包覆使氧化镍钴铝锂材料与电解液的相容性提高，产气现象得到抑制，循环性能得到改进。同时，包覆层氮化后具有良好的导电性，使材料的电化学性能得到更好发挥。
附图说明
图1是本发明的制备方法的工艺流程。
具体实施方法
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，本发明的提高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂性能的方法，包括以下步骤：
1)用分散剂配制氧化镍钴铝锂悬浊液，加入反应釜；
2)在反应釜中，定量加入钛酸酯，同时加入过量的水或与水互溶的有机溶剂的水溶液；
3)干燥以去除液体成分并在氧化镍钴铝锂表面形成钛的氧化物包覆层；
4)在氨气气氛下对包覆层进行氮化；
5)粉碎、筛分得到产品。
所述的用于配制氧化镍钴铝锂悬浊液的分散剂为有机溶剂。
所述的钛酸酯为钛酸丁酯或钛酸异丙酯，加入时为纯净物或溶液。
所述的去除液体成分的方法是直接喷雾干燥或过滤后干燥。
包覆量以钛计，质量比Ti:NCA＝0.005～0.03:1。
实施例1
以无水乙醇为分散剂，配制氧化镍钴铝锂悬浊液，固含量为45％。将分散液转入常压反应釜中，在搅拌下，用计量泵同时加入钛酸丁酯和水-乙醇(体积比1:1)溶液，加入速率分别为10dm3·h-1和5dm3·h-1。以钛计的质量包覆量为0.005％。反应完成后，喷雾干燥，得到固形物。在氨气气氛炉中，900℃下氮化1.5h。最后粉碎、筛分得到产品。
实施例2
以无水甲苯为分散剂，配制氧化镍钴铝锂悬浊液，固含量为65％。将分散液转入常压反应釜中，在搅拌下，用计量泵同时加入钛酸异丙酯和水-乙醇(体积比1:5)溶液，加入速率分别为5dm3·h-1和7dm3·h-1。以钛计的质量包覆量为0.015％。反应完成后，过滤，干燥，得到固形物。在氨气气氛炉中，950℃下氮化1h。最后粉碎、筛分得到产品。
实施例3
以无水甲醇为分散剂，配制氧化镍钴铝锂悬浊液，固含量为55％。将分散液转入常压反应釜中，在搅拌下，用计量泵同时加入钛酸丁酯的甲醇溶 液(质量分数20％)和水-甲醇(体积比1:2)溶液，加入速率分别为5dm3·h-1和5dm3·h-1。以钛计的质量包覆量为0.03％。反应完成后，喷雾干燥，得到固形物。在氨气气氛炉中，950℃下氮化2h。最后粉碎、筛分得到产品。
实施例效果
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (5)

1.一种提高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)用分散剂配制氧化镍钴铝锂悬浊液，加入反应釜；
2)在反应釜中，定量加入钛酸酯，同时加入过量的水或与水互溶的有机溶剂的水溶液；
3)干燥以去除液体成分并在氧化镍钴铝锂表面形成钛的氧化物包覆层；
4)在氨气气氛下对包覆层进行氮化；
5)粉碎、筛分得到产品。
2.根据权利要求1所述的提高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂性能的方法，其特征在于，所述的用于配制氧化镍钴铝锂悬浊液的分散剂为有机溶剂。
3.根据权利要求1所述的提高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂性能的方法，其特征在于，所述的钛酸酯为钛酸丁酯或钛酸异丙酯，加入时为纯净物或溶液。
4.根据权利要求1所述的高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂性能的方法，其特征在于，所述的去除液体成分的方法是直接喷雾干燥或过滤后干燥。
5.根据权利要求1所述的高锂离子动力电池用氧化镍钴铝锂性能的方法，其特征在于，包覆量以钛计，质量比Ti:NCA＝0.005～0.03:1。
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