CN114551860A - 一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法 - Google Patents

一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法。本发明利用涂覆有金属盐凝胶的筛网对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行包覆处理，所述金属盐凝胶在筛网的网孔中形成薄膜，所述包覆处理为镍钴锰酸锂正极材料颗粒下落过程中接触薄膜，薄膜拉伸并全包裹镍钴锰酸锂正极材料颗粒，镍钴锰酸锂正极材料颗粒脱落；在镍钴锰酸锂正极材料颗粒表面形成一包覆层。本发明规避干法物理包覆无法形成均匀包覆层的弊端，在镍钴锰酸锂正极材料表面形成均匀致密的“保护层”，有效改善对应电芯的循环性能。

Description

一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法。
背景技术
镍钴锰酸锂正极材料因其能量密度高、循环寿命长、电压平台高，广泛应用于动力锂电池，正极材料占单体电芯成本40％左右，其性能优劣直接关系到电芯及系统的能量密度、安全、寿命等，表面包覆是镍钴锰酸锂正极材料改性的主要途径，均匀致密的包覆层可以大幅提升镍钴锰酸锂的综合性能，目前主要包覆方法有湿法、干法、原子沉积ALD、化学沉积CVD等；其中应用广泛的是工艺简单、成本低的干法混合+热处理的包覆方法，干法包覆工艺虽然工艺简单，易产业化，但是无法形成均匀连续的包覆层，其抑制副反应效果不佳，在高电压、高温等条件下必然导致电池循环衰减加剧甚至跳水；湿法工艺主要缺陷如下：镍钴锰正极材料颗粒置于水及其它溶剂中，并有一定时间的搅拌，溶剂会对锂电池正极材料表面造成破坏且存在环保问题，同时增加加工成本，生产效率也远不及干法工艺。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法。本发明利用涂覆有金属盐凝胶的筛网对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行包覆处理，所述金属盐凝胶在筛网的网孔中形成薄膜，所述包覆处理为镍钴锰酸锂正极材料颗粒下落过程中接触薄膜，薄膜拉伸并全包裹镍钴锰酸锂正极材料颗粒，镍钴锰酸锂正极材料颗粒脱落；在镍钴锰酸锂正极材料颗粒表面形成一包覆层。本发明规避干法物理包覆无法形成均匀包覆层的弊端，在镍钴锰酸锂正极材料表面形成均匀致密的“保护层”，有效改善对应电芯的循环性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，包括以下步骤：
利用涂覆有金属盐凝胶的筛网对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行包覆处理，所述金属盐凝胶在筛网的网孔中形成薄膜，所述包覆处理为镍钴锰酸锂正极材料颗粒下落过程中接触薄膜，薄膜拉伸并全包裹镍钴锰酸锂正极材料颗粒，镍钴锰酸锂正极材料颗粒脱落；在镍钴锰酸锂正极材料颗粒表面形成一包覆层。
在本发明的一个实施方式中，所述金属盐凝胶为金属盐溶于水得到金属盐溶液，然后凝胶化得到的金属盐水性凝胶。
在本发明的一个实施方式中，所述金属盐选自Al、Ti、Zr、B、Si、La其中一种或几种元素的磷酸盐或氟化物。
在本发明的一个实施方式中，所述金属盐溶液的浓度为0.5-5.0mol/L。
在本发明的一个实施方式中，利用涂覆有金属盐凝胶的筛网对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行包覆处理前利用未涂覆有金属盐凝胶的筛网对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行预筛分。
在本发明的一个实施方式中，所述筛网设置有多层。
在本发明的一个实施方式中，镍钴锰酸锂正极材料颗粒脱落后进行烘干处理，然后后处理得到表面均匀包覆金属盐凝胶薄膜的镍钴锰酸锂正极材料。
在本发明的一个实施方式中，烘干处理过程中，烘干温度为60-100℃。
在本发明的一个实施方式中，所述后处理为重复包覆处理后对其进行分散、过筛、包覆、干燥；装填至匣钵内，然后进行热处理。
在本发明的一个实施方式中，热处理过程中，热处理温度为300-700℃；所述热处理时间3-12h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明规避干法物理包覆无法形成均匀包覆层的弊端，在镍钴锰酸锂正极材料颗粒表面形成均匀致密的“保护层”，有效改善对应电芯循环性能；
(2)本发明规避水系湿法包覆方法对颗粒表面造成不可恢复破坏的弊端，避免镍钴锰酸锂正极材料颗粒表层锂不可逆损失，减少电芯极化及表层颗粒过早粉化，改善其综合性能。
附图说明
图1为本发明的镍钴锰酸锂正极材料通过筛网分散的分散示意图；
图2为本发明金属盐凝胶包覆镍钴锰酸锂正极材料颗粒的过程示意图；
图3为本发明利用实施例1的锂离子电池(镍钴锰酸锂正极材料(有包覆层))与对比例1的锂离子电池(镍钴锰酸锂正极材料(无包覆层))的循环性能示意图。
具体实施方式
本发明提供一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，包括以下步骤：
利用涂覆有金属盐凝胶的筛网对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行包覆处理，所述金属盐凝胶在筛网的网孔中形成薄膜，所述包覆处理为镍钴锰酸锂正极材料颗粒下落过程中接触薄膜，薄膜拉伸并全包裹镍钴锰酸锂正极材料颗粒，镍钴锰酸锂正极材料颗粒脱落；在镍钴锰酸锂正极材料颗粒表面形成一包覆层。
在本发明的一个实施方式中，所述金属盐凝胶为金属盐溶于水得到金属盐溶液，然后凝胶化得到的金属盐水性凝胶。
在本发明的一个实施方式中，所述金属盐选自Al、Ti、Zr、B、Si、La其中一种或几种元素的磷酸盐或氟化物。
在本发明的一个实施方式中，所述金属盐溶液的浓度为0.5-5.0mol/L。
在本发明的一个实施方式中，利用涂覆有金属盐凝胶的筛网对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行包覆处理前利用未涂覆有金属盐凝胶的筛网对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行预筛分。
在本发明的一个实施方式中，所述筛网设置有多层。
在本发明的一个实施方式中，镍钴锰酸锂正极材料颗粒脱落后进行烘干处理，然后后处理得到表面均匀包覆金属盐凝胶薄膜的镍钴锰酸锂正极材料。
在本发明的一个实施方式中，烘干处理过程中，烘干温度为60-100℃。
在本发明的一个实施方式中，所述后处理为重复包覆处理后对其进行分散、过筛、包覆、干燥；装填至匣钵内，然后进行热处理。
在本发明的一个实施方式中，热处理过程中，热处理温度为300-700℃；所述热处理时间3-12h。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法。
(1)将磷酸二氢铝溶解于去离子水中获得含Al元素的均匀水溶液，配制浓度2mol/L，然后交联处理得到含Al盐水性凝胶；
(2)将步骤(1)得到的含Al盐水性凝胶涂覆于筛网上，与筛网的筛孔构成薄膜，对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行包覆处理；镍钴锰酸锂正极材料颗粒下落过程中接触薄膜，薄膜拉伸并全包裹镍钴锰酸锂正极材料颗粒，镍钴锰酸锂正极材料颗粒脱落(如图1所述)；得到初始含Al盐水性凝胶包裹的镍钴锰酸锂正极材料；
(3)将步骤(2)得到的初始含Al盐水性凝胶包裹的镍钴锰酸锂正极材料管道空输、60℃干燥处理后输送至初始筛网重复步骤(2)，获得均匀包裹Al盐的镍钴锰正极材料颗粒；
(4)将步骤(3)得到的正极材料颗粒装填匣钵，在氧气气氛下300℃处理12h得到表面均匀Al包覆镍钴锰酸锂正极材料，也即在镍钴锰酸锂正极材料颗粒表面形成一包覆层(如图2所示)。
将上述制备得到的表面均匀Al包覆镍钴锰酸锂正极材料用于进一步制备锂离子电池，制备得到的锂离子电池的循环性能如图1所示。
实施例2
本实施例提供一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法。
(1)将磷酸二氢铝溶解于去离子水中获得含Al元素的均匀水溶液，配制浓度0.5mol/L，然后交联处理得到含Al盐水性凝胶；
(2)将步骤(1)得到的含Al盐水性凝胶涂覆于筛网上，与筛网的筛孔构成薄膜，对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行包覆处理；镍钴锰酸锂正极材料颗粒下落过程中接触薄膜，薄膜拉伸并全包裹镍钴锰酸锂正极材料颗粒，镍钴锰酸锂正极材料颗粒脱落；得到初始含Al盐水性凝胶包裹的镍钴锰酸锂正极材料；
(3)将步骤(2)得到的初始含Al盐水性凝胶包裹的镍钴锰酸锂正极材料管道空输、80℃干燥处理后输送至初始筛网重复步骤(2)，获得均匀包裹Al盐的镍钴锰正极材料颗粒；
(4)将步骤(3)得到的正极材料颗粒装填匣钵，在氧气气氛下500℃处理6h得到表面均匀Al包覆镍钴锰酸锂正极材料，也即在镍钴锰酸锂正极材料颗粒表面形成一包覆层。
实施例3
本实施例提供一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法。
(1)将磷酸二氢铝溶解于去离子水中获得含Al元素的均匀水溶液，配制浓度5mol/L，然后交联处理得到含Al盐水性凝胶；
(2)将步骤(1)得到的含Al盐水性凝胶涂覆于筛网上，与筛网的筛孔构成薄膜，对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行包覆处理；镍钴锰酸锂正极材料颗粒下落过程中接触薄膜，薄膜拉伸并全包裹镍钴锰酸锂正极材料颗粒，镍钴锰酸锂正极材料颗粒脱落；得到初始含Al盐水性凝胶包裹的镍钴锰酸锂正极材料；
(3)将步骤(2)得到的初始含Al盐水性凝胶包裹的镍钴锰酸锂正极材料管道空输、100℃干燥处理后输送至初始筛网重复步骤(2)，获得均匀包裹Al盐的镍钴锰正极材料颗粒；
(4)将步骤(3)得到的正极材料颗粒装填匣钵，在氧气气氛下700℃处理6h得到表面均匀Al包覆镍钴锰酸锂正极材料，也即在镍钴锰酸锂正极材料颗粒表面形成一包覆层。
对比例
本对比例中，镍钴锰酸锂正极材料不经过包覆，即将镍钴锰酸锂正极材料颗粒装填匣钵，300℃处理12h得到未包覆的镍钴锰正极材料。
将上述制备得到的未包覆的镍钴锰酸锂正极材料用于进一步制备锂离子电池，制备得到的锂离子电池的循环性能如图1所示。
实施例1制备得到的镍钴锰酸锂正极材料(有包覆层)与对比例1制备得到的镍钴锰酸锂正极材料(无包覆层)用于锂离子电池的制备，其循环性能示意图如图3所示。镍钴锰酸锂正极材料(有包覆层)与镍钴锰酸锂正极材料(无包覆层)相比，镍钴锰酸锂正极材料(有包覆层)有效改善电芯循环性能。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用涂覆有金属盐凝胶的筛网对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行包覆处理，所述金属盐凝胶在筛网的网孔中形成薄膜，所述包覆处理为镍钴锰酸锂正极材料颗粒下落过程中接触薄膜，薄膜拉伸并全包裹镍钴锰酸锂正极材料颗粒，镍钴锰酸锂正极材料颗粒脱落；在镍钴锰酸锂正极材料颗粒表面形成一包覆层。
2.根据权利要求1所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，其特征在于，所述金属盐凝胶为金属盐溶于水得到金属盐溶液，然后凝胶化得到的金属盐水性凝胶。
3.根据权利要求2所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，其特征在于，所述金属盐选自Al、Ti、Zr、B、Si、La其中一种或几种元素的磷酸盐或氟化物。
4.根据权利要求2所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，其特征在于，所述金属盐溶液的浓度为0.5-5.0mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，其特征在于，利用涂覆有金属盐凝胶的筛网对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行包覆处理前利用未涂覆有金属盐凝胶的筛网对镍钴锰酸锂正极材料颗粒进行预筛分。
6.根据权利要求1所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，其特征在于，所述筛网设置有多层。
7.根据权利要求1所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，其特征在于，镍钴锰酸锂正极材料颗粒脱落后进行烘干处理，然后后处理得到表面均匀包覆金属盐凝胶薄膜的镍钴锰酸锂正极材料。
8.根据权利要求7所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，其特征在于，烘干处理过程中，烘干温度为60-100℃。
9.根据权利要求7所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，其特征在于，所述后处理为重复包覆处理后对其进行分散、过筛、包覆、干燥；装填至匣钵内，然后进行热处理。
10.根据权利要求9所述的一种镍钴锰酸锂正极材料的包覆方法，其特征在于，热处理过程中，热处理温度为300-700℃；所述热处理时间3-12h。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017000741A1 (zh) * 2015-06-29 2017-01-05 山东玉皇新能源科技有限公司 一种磷酸锰锂包覆镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
CN112457028A (zh) * 2020-11-23 2021-03-09 无锡远能耐火材料有限公司 环保型低铝浇注料的骨料溶胶包覆剂释放装置
CN113488633A (zh) * 2021-07-27 2021-10-08 广西师范大学 磷酸钛镁包覆高镍三元或富锂锰基正极材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017000741A1 (zh) * 2015-06-29 2017-01-05 山东玉皇新能源科技有限公司 一种磷酸锰锂包覆镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
CN112457028A (zh) * 2020-11-23 2021-03-09 无锡远能耐火材料有限公司 环保型低铝浇注料的骨料溶胶包覆剂释放装置
CN113488633A (zh) * 2021-07-27 2021-10-08 广西师范大学 磷酸钛镁包覆高镍三元或富锂锰基正极材料及其制备方法

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