專利名稱：高安全鋰離子電池正極材料的鋁包覆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料的制造方法，具體量種高安全鋰離子電池正極材料的鋁包覆方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池作為一種新型的二次電池，具有比容量高、電壓高、安全性好的特點(diǎn)， 廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、便攜式攝像機(jī)、DVD、MP3等便攜式電器的驅(qū)動(dòng)電源。但隨著電子產(chǎn)品的不斷升級換代，對其電源的要求也不斷提高，因而對電池材料的能量密度也有更高的要求。提高材料的能量密度，主要有以下兩種方法
1、在提高材料導(dǎo)電性、壓實(shí)密度方面
在同樣的容量發(fā)揮前提下，要提高電池的體積能量密度，就需要提高電池活性物質(zhì)的單位體積填充量。對于目前常用的正極材料來說，其顆粒越大，由于材料的粒度分布變寬其壓實(shí)密度也越大，材料的體積填充量就越大，其體積能量密度就越大。專利CN 1665052A通過不同顆粒大小的鈷酸鋰進(jìn)行混合能夠提高材料的壓實(shí)密度，進(jìn)而提高材料的能量密度。 然而，通過這種方法制備的鈷酸鋰，由于其小顆粒的鈷酸鋰含量較多，小顆粒鈷酸鋰的充放電速率較快，會(huì)給電池帶來較大的安全隱患。2、在提高材料的安全性，適應(yīng)高截止充電電壓方面
提高鈷酸鋰能量密度的另一方面為提高鈷酸鋰的充電比容量，而提高充電比容量的一個(gè)有效方法為提高充電電壓。提高充電電壓后(>4. 2V)，一方面由于鈷酸鋰中鋰離子遷出將大于50%，由此造成鈷酸鋰的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)的坍塌；另一方面，提高電壓后材料的表面活性增強(qiáng)，容易與電解液發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而帶來電池的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠使鋰離子正極材料在高充電截止電壓下保證其高溫存儲安全性、循環(huán)穩(wěn)定性的高安全鋰離子電池正極材料的鋁包覆方法。本發(fā)明的高安全鋰離子電池正極材料的鋁包覆方法包括以下步驟
a.以常規(guī)方法制造無包覆的正極材料，具體可以是鈷酸鋰正極材料或鎳鈷錳三元正極材料或錳酸鋰正極材料(含層狀摻雜富鋰錳酸鋰、尖晶石錳酸鋰)；
b.制備包覆液，包覆液為鋁源與助溶劑相溶形成的鋁鹽溶膠；所述鋁源為有機(jī)醇類鋁鹽，可選擇異丙醇鋁等；所述助溶劑為甲苯；溶膠中鋁鹽的重量濃度為15% 30% ；
c.包覆過程，將上述無包覆的正極材料加入到包覆相甲醇或乙醇或丙酮中；正極材料與包覆相的重量比例控制在1 :2 3 :1 ；攪拌混合5 10分鐘后，加入上述鋁鹽溶膠包覆液，其中元素Al與正極材料的中心元素M的摩爾比A1/M=0. 002 0. 05，對于上述不同的正極材料，中心元素M可以是鈷元素或鎳鈷錳三種元素之和或錳元素；
d.加熱烘干，在70-100°C，抽真空條件下，經(jīng)1-6小時(shí)烘干為成品。步驟c中，包覆過程控制包覆液加入正極材料與包覆相混合形成的料漿中的速度為2mL/s 40mL/s勻速。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的鋰離子電池正極材料表面包覆鋁的方法，可顯著降低鈷酸鋰與電解液的接觸面積，減小材料中鈷在電解液中的溶解，從而提高了鋰離子電池在高截止電壓下的循環(huán)性能和安全性能，高溫存儲性能。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢是，可實(shí)現(xiàn)鋁鹽的高濃度包覆液，包覆均勻、穩(wěn)定性好，且生產(chǎn)效率高，包覆方法簡單易操作，是產(chǎn)業(yè)化大批量生產(chǎn)運(yùn)用的好方法。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例的方法如下
1、鋁源為異丙醇鋁；助溶劑為甲苯，其可以顯著提高鋁源的溶解度，適合產(chǎn)業(yè)化，另一方面可以顯著改善表面鋁包覆的均勻性，且甲苯可以作溶劑可以實(shí)現(xiàn)透明、均一、穩(wěn)定的鋁源溶膠；配制成重量濃度159Γ30%鋁鹽溶膠。2、包覆相為甲醇或乙醇等醇類，或丙酮，其可以實(shí)現(xiàn)鋁鹽、甲苯、有機(jī)包覆液相三者的互溶；包覆過程為將元包覆的錳酸鋰正極材料成品加入到包覆相甲醇或乙醇或丙酮中。正極材料成品與有機(jī)包覆相的重量比例控制在1 :2 3 :1。攪拌混合5 10分鐘后， 加入鋁鹽溶膠。Α1/Μ=0. 002 0.05，M為中心活性元素錳，比例為摩爾比。包覆過程應(yīng)控制包覆液(甲苯、鋁源的互溶溶膠)滴加入正極材料與有機(jī)包覆相形成的料漿中的速度，保持緩慢勻速(2mL/s 40mL/s)以確保好的包覆效果。3、加熱烘干過程采取70-100度加熱水循環(huán)加熱，保持料漿在較高的真空度下，經(jīng) 1-6小時(shí)烘干。經(jīng)過本發(fā)明實(shí)施例鋁包覆后的錳酸鋰正極材料成品的實(shí)際測試結(jié)果 1、高溫存儲膨脹小，85°C存儲48小時(shí)，60°C存儲7天厚度變化5%以內(nèi)。2、倍率性能好(4. 35V 3. 0V), 1C/0. 2C 可達(dá) 98%，2C/0. 2C 可達(dá) 95% 以上。3、安全性能好，可通過針刺、擠壓、撞擊、內(nèi)或外部短路、1C/12V過充、熱濫用等測
試ο
權(quán)利要求
1.一種高安全鋰離子電池正極材料的鋁包覆方法，其特征是包括以下步驟，a.以常規(guī)方法制造無包覆的正極材料，具體可以是鈷酸鋰正極材料或鎳鈷錳三元正極材料或錳酸鋰正極材料；b.制備包覆液，包覆液為鋁源與助溶劑相溶形成的鋁鹽溶膠；所述鋁源為有機(jī)醇類鋁鹽，可選擇異丙醇鋁等；所述助溶劑為甲苯；溶膠中鋁鹽的重量濃度為15% 30% ；c.包覆過程，將上述無包覆的正極材料加入到包覆相甲醇或乙醇或丙酮中；正極材料與包覆相的重量比例控制在1 :2 3 :1 ；攪拌混合5 10分鐘后，加入上述鋁鹽溶膠包覆液，其中元素Al與正極材料的中心元素M的摩爾比A1/M=0. 002 0. 05 ；d.加熱烘干，在70-100°C，抽真空條件下，經(jīng)1-6小時(shí)烘干為成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高安全鋰離子電池正極材料的鋁包覆方法，其特征是步驟c中，包覆過程控制包覆液加入正極材料與包覆相混合形成的料漿中的速度為2mL/s 40mL/s,勻速。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料的制造方法，具體量種高安全鋰離子電池正極材料的鋁包覆方法。該方法包括以下步驟a.以常規(guī)方法制造無包覆的正極材料；b.制備包覆液，包覆液為鋁源與助溶劑相溶形成的鋁鹽溶膠；溶膠中鋁鹽的重量濃度為15%～30%；c.包覆過程，將上述無包覆的正極材料加入到包覆相甲醇或乙醇或丙酮中；攪拌混合后，加入鋁鹽溶膠包覆液，其中元素Al與正極材料的中心元素M的摩爾比Al/M=0.002～0.05。d.加熱烘干，在70-100℃，抽真空條件下，經(jīng)1-6小時(shí)烘干為成品。本發(fā)明能夠使鋰離子正極材料在高充電截止電壓下保證其高溫存儲安全性、循環(huán)穩(wěn)定性。
文檔編號H01M4/525GK102364723SQ201110314350
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者崔立峰, 楊克濤, 王熙幀, 王輝, 葛云科 申請人:江蘇科捷鋰電池有限公司