CN105932243A - 一种镍钴铝三元材料改性工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镍钴铝三元材料改性工艺，该工艺包括以下步骤：A、将镍钴铝三元材料分散于有机溶剂中，形成均匀分散液；B、将无水高氧化态金属盐分散于有机溶剂中，形式均匀分散液；C、然后将镍钴铝三元材料分散液和无水高氧化态金属盐分散液搅拌混合均匀；D、再将导电有机单体滴加到前述混合分散液中，并在室温下进行磁力搅拌，再离心洗涤数次至上层液体为无色，然后将下层滤饼烘干，研磨即得包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料。本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，通过在镍钴铝三元材料表面均匀包覆导电高分子材料，可使其循环性能得到有效改善，高温产气问题得到克服，大电流充放电性能优异，该工艺流程简单、产品性能优异，具有显著的进步意义。

Description

一种镍钴铝三元材料改性工艺
技术领域
本发明涉及一种锂电池正极材料改性工艺，特别是涉及一种镍钴铝三元材料改性工艺。
背景技术
镍钴铝三元材料（NCA），是锂离子动力电池正极材料的首选材料，但目前其制作工艺繁琐复杂，且存在产品高温循环性能较差且不稳定、大电流放电性能不好、用于制作电池时容易产气等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可使所得材料循环性能得到改善、高温产气问题得到克服、大电流充放电性能优异的镍钴铝三元材料改性工艺。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：A、将镍钴铝三元材料分散于有机溶剂中，形成均匀分散液；B、将无水高氧化态金属盐分散于有机溶剂中，形式均匀分散液；C、然后将镍钴铝三元材料分散液和无水高氧化态金属盐分散液搅拌混合均匀；D、再将导电有机单体滴加到前述混合分散液中，并在室温下进行磁力搅拌，再离心洗涤数次至上层液体为无色，然后将下层滤饼烘干，研磨即得包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料。其中步骤A、B中采用超声方式进行分散。通过以上工艺制得的正极材料的循环性能得到有效改善，高温产气问题得到克服，大电流充放电性能优异。一方面，由于材料表面有一层高分子物质覆盖，避免了电解液与电极活性物质的直接接触，从而避免了电解液中的有机溶剂被充电至高氧化态的强氧化性电极活性物氧化分解产气问题；另一方面，表面包覆的导电物质增加了粒子间的电子传输性能，使材料的大电流充放电性能明显改善；再者，由于正极材料颗粒与电解液的接触减少而导致的氧化副反应得到基本抑制，这些副反应产物量则大大降低，正极活性物质因表面副产物堆积而引发的界面极化作用降低，因而材料的循环性能就大大改善。
作为优选，所述步骤A、B中的有机溶剂为卤代烃或卤代芳烃，其对聚合单体有较好相溶性的。
作为优选，所述步骤B中的高氧化态金属盐为三氯化铁或高氯酸盐，其能引发有机单体聚合成高分子物质。
作为优选，所述步骤D中的导电有机单体为噻吩或噻吩衍生物，因为聚噻吩类是优良的导电高分子物质。
作为优选，所述步骤D中导电有机单体与盐中的金属离子比为1：2～1：5，如果单体太少，形成的高分子物质不能够充分的覆盖正极材料粒子表面；如果单体量太大，由于高分子物质本身是非活性物，无容量，就会明显降低正极材料的比容量。
作为优选，所述步骤D中磁力搅拌的时间为30～120分钟，时间太短不能保证单体在正极物质表面分散均匀，太长则无谓的增加生产成本。
作为优选，所述步骤D中的烘干温度为60 ～ 80℃，温度过低，则不能使单体充分聚合反应；温度过高，则可能使聚合反应所得产物变性，破坏其导电性能。
作为优选，所述步骤D中的包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料的振实密度为2.6 ～ 3.2g/cm3，粒度为5 ～ 25um，用其制作的锂离子电池正极材料性能优异。
与现有技术相比，本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，通过在镍钴铝三元材料表面均匀包覆导电高分子材料，可使其循环性能得到有效改善，高温产气问题得到克服，大电流充放电性能优异，该工艺流程简单、产品性能优异，具有显著的进步意义。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：A、将镍钴铝三元材料分散于有机溶剂中，形成均匀分散液；B、将无水高氧化态金属盐分散于有机溶剂中，形式均匀分散液；C、然后将镍钴铝三元材料分散液和无水高氧化态金属盐分散液搅拌混合均匀；D、再将导电有机单体滴加到前述混合分散液中，并在室温下进行磁力搅拌，再离心洗涤数次至上层液体为无色，然后将下层滤饼烘干，研磨即得包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料。其中步骤A、B中采用超声方式进行分散。所述步骤A、B中的有机溶剂为卤代烃或卤代芳烃。所述步骤B中的高氧化态金属盐为三氯化铁或高氯酸盐。所述步骤D中的导电有机单体为噻吩或噻吩衍生物。所述步骤D中导电有机单体与盐中的金属离子比为1：2～1：5。所述步骤D中磁力搅拌的时间为30～120分钟。所述步骤D中的烘干温度为60 ～ 80℃。所述步骤D中的包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料的振实密度为2.6 ～ 3.2g/cm3，粒度为5 ～ 25um。
实施例1：本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：A、将镍钴铝三元材料超声分散于卤代烃溶剂中，形成均匀分散液；B、将无水三氯化铁超声分散于卤代烃溶剂中，形式均匀分散液；C、然后将镍钴铝三元材料分散液和无水三氯化铁分散液搅拌混合均匀；D、再将导电有机单体3,4-乙烯二氧噻吩（简称EDOT）滴加到前述混合分散液中，其中导电有机单体与盐中的金属离子比为1：2，并在室温下进行磁力搅拌，磁力搅拌的时间为30分钟，再离心洗涤数次至上层液体为无色，然后将下层滤饼烘干，烘干温度为80℃，研磨即得包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料。
本实施例所得镍钴铝三元改性材料的平均粒径为9.55μm，振实密度为2.95g/cm3，制作成实效电池时加工性能优良，容量为181mAh/g，500 周1C 充放电容量保持率为90.8%，电池在60℃搁置7 天容量保持率为86.3%，容量恢复率89%，无气胀。
实施例2：本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：A、将镍钴铝三元材料超声分散于卤代烃溶剂中，形成均匀分散液；B、将无水高氯酸铁超声分散于卤代烃溶剂中，形式均匀分散液；C、然后将镍钴铝三元材料分散液和无水高氯酸铁分散液搅拌混合均匀；D、再将导电有机单体3,4-乙烯二氧噻吩（简称EDOT）滴加到前述混合分散液中，其中导电有机单体与盐中的金属离子比为1：5，并在室温下进行磁力搅拌，磁力搅拌的时间为120分钟，再离心洗涤数次至上层液体为无色，然后将下层滤饼烘干，烘干温度为60℃，研磨即得包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料。
本实施例所得镍钴铝三元改性材料的平均粒径为10.25μm，振实密度为2.73g/cm3，制作成实效电池时加工性能优良，容量为183mAh/g，500周1C 充放电容量保持率为89.7%，电池在60℃搁置7天容量保持率为89.3%，容量恢复率88.3%，无鼓胀等不良变化。
实施例3：本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：A、将镍钴铝三元材料超声分散于卤代芳烃溶剂中，形成均匀分散液；B、将无水高氯酸铜超声分散于卤代芳烃溶剂中，形式均匀分散液；C、然后将镍钴铝三元材料分散液和无水高氯酸铜分散液搅拌混合均匀；D、再将导电有机单体3,4-乙烯二氧噻吩（简称EDOT）滴加到前述混合分散液中，其中导电有机单体与盐中的金属离子比为1：3，并在室温下进行磁力搅拌，磁力搅拌的时间为50分钟，再离心洗涤数次至上层液体为无色，然后将下层滤饼烘干，烘干温度为70℃，研磨即得包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料。
本实施例所得镍钴铝三元改性材料的平均粒径为9.36μm，振实密度为2.98g/cm3，制作成实效电池时加工性能优良，容量为180mAh/g，500 周1C 充放电容量保持率为90.4%，电池在60℃搁置7 天容量保持率为88.8%，容量恢复率89%，无鼓胀等不良变化。
实施例4：本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：A、将镍钴铝三元材料超声分散于卤代芳烃溶剂中，形成均匀分散液；B、将无水三氯化铁超声分散于卤代芳烃溶剂中，形式均匀分散液；C、然后将镍钴铝三元材料分散液和无水三氯化铁分散液搅拌混合均匀；D、再将导电有机单体2-噻吩甲腈（TP）滴加到前述混合分散液中，其中导电有机单体与盐中的金属离子比为1：2，并在室温下进行磁力搅拌，磁力搅拌的时间为30分钟，再离心洗涤数次至上层液体为无色，然后将下层滤饼烘干，烘干温度为80℃，研磨即得包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料。
本实施例所得镍钴铝三元改性材料的平均粒径为9.43μm，振实密度为2.68g/cm3，制作成实效电池时加工性能优良，容量为179.6mAh/g，500 周1C 充放电容量保持率为88.9%，电池在60℃搁置7 天容量保持率为88.6%，容量恢复率89.3%，无鼓胀等不良变化。
实施例5：本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：A、将镍钴铝三元材料超声分散于卤代芳烃溶剂中，形成均匀分散液；B、将无水高氯酸铁超声分散于卤代芳烃溶剂中，形式均匀分散液；C、然后将镍钴铝三元材料分散液和无水高氯酸铁分散液搅拌混合均匀；D、再将导电有机单体2-噻吩甲腈（TP）滴加到前述混合分散液中，其中导电有机单体与盐中的金属离子比为1：5，并在室温下进行磁力搅拌，磁力搅拌的时间为100分钟，再离心洗涤数次至上层液体为无色，然后将下层滤饼烘干，烘干温度为60℃，研磨即得包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料。
本实施例所得镍钴铝三元改性材料的平均粒径为9.18μm，振实密度为3.15g/cm3，制作成实效电池时加工性能优良，容量为182mAh/g，500 周1C 充放电容量保持率为90.1%，电池在60℃搁置7 天容量保持率为91.1%，容量恢复率89.5%，无鼓胀等不良变化。
实施例6：本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：本发明一种镍钴铝三元材料改性工艺，包括以下步骤：A、将镍钴铝三元材料超声分散于卤代烃溶剂中，形成均匀分散液；B、将无水高氯酸铜超声分散于卤代烃溶剂中，形式均匀分散液；C、然后将镍钴铝三元材料分散液和无水高氯酸铜分散液搅拌混合均匀；D、再将导电有机单体2-噻吩甲腈（TP）滴加到前述混合分散液中，其中导电有机单体与盐中的金属离子比为1：3，并在室温下进行磁力搅拌，磁力搅拌的时间为70分钟，再离心洗涤数次至上层液体为无色，然后将下层滤饼烘干，烘干温度为80℃，研磨即得包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料。
本实施例所得镍钴铝三元改性材料的平均粒径为9.38μm，振实密度为2.77g/cm3，制作成实效电池时加工性能优良，容量为179.7mAh/g，500 周1C 充放电容量保持率为88.4%，电池在60℃搁置7 天容量保持率为90.3%，容量恢复率88.3%，无鼓胀等不良变化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种镍钴铝三元材料改性工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、将镍钴铝三元材料分散于有机溶剂中，形成均匀分散液；
B、将无水高氧化态金属盐分散于有机溶剂中，形式均匀分散液；
C、然后将镍钴铝三元材料分散液和无水高氧化态金属盐分散液搅拌混合均匀；
D、再将导电有机单体滴加到前述混合分散液中，并在室温下进行磁力搅拌，再离心洗涤数次至上层液体为无色，然后将下层滤饼烘干，研磨即得包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料。
2.根据权利要求1所述的一种镍钴铝三元材料改性工艺，其特征在于：所述步骤A、B中的有机溶剂为卤代烃或卤代芳烃。
3.根据权利要求1所述的一种镍钴铝三元材料改性工艺，其特征在于：所述步骤B中的高氧化态金属盐为三氯化铁或高氯酸盐。
4.根据权利要求1所述的一种镍钴铝三元材料改性工艺，其特征在于：所述步骤D中的导电有机单体为噻吩或噻吩衍生物。
5.根据权利要求1所述的一种镍钴铝三元材料改性工艺，其特征在于：所述步骤D中导电有机单体与盐中的金属离子比为1：2～1：5。
6.根据权利要求1所述的一种镍钴铝三元材料改性工艺，其特征在于：所述步骤D中磁力搅拌的时间为30～120分钟。
7.根据权利要求1所述的一种镍钴铝三元材料改性工艺，其特征在于：所述步骤D中的烘干温度为60 ～ 80℃。
8.根据权利要求1所述的一种镍钴铝三元材料改性工艺，其特征在于：所述步骤D中的包覆导电高分子的镍钴铝三元改性材料的振实密度为2.6 ～ 3.2g/cm3，粒度为5 ～ 25um。
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