專利名稱：一種鋰電池表面包覆正極材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電池正極材料的制備方法，尤其涉及一種鋰電池表面包覆正極材料的制備方法。
背景技術：
鋰離子電池由于其能量密度高，循環(huán)性能好，自其商品化以來已經(jīng)得到了廣泛的應用，逐漸取代了傳統(tǒng)的鉛酸電池等化學電源。鋰離子電池的技術瓶頸主要在于正極材料。目前使用的，正極材料都有各自 的缺點=LiCoO2的價格高，充電電壓超過4. 2V后結構不穩(wěn)定，安全性變差；LiNia8CO(l.202的循環(huán)性能不好，吸水性強，儲存性能差；LiNia8Co0.15A10.05O2容易吸水，儲存性能差；LiNil73Col73Mnl73O2的結構不穩(wěn)定，高溫儲存性能不好；LiMn204的容量低，高溫性能差；LiFePO4的電導率低，低溫性能差。因此，需要對這些正極材料進行改性處理。改性處理的途徑有兩條一條是在正極材料合成過程中摻入其它元素以制備摻雜改性材料；另一條是在正極材料的表面進行改性以制備表面改性材料。上述兩種途徑都存在包覆不均勻的情況，從而導致包覆后的正極材料的容量降低和循環(huán)性能下降，使得電池壽命縮短。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種鋰電池表面包覆正極材料的制備方法，使用該方法制備的表面包覆正極材料的的鋰離子電池具有循環(huán)性好、容量高、使用壽命長等特點。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種鋰電池表面包覆正極材料的制備方法包括如下步驟
步驟I，混料并熱處理
將正極材料磷酸鐵鋰和鎳鈷酸鋰、硝酸鎂、氧化鈷以質量比30-40 5-10 10-15 10-20的配比混合，形成混合物，將得到的混合物加熱至硝酸鎂的熔點以上反應2-6小時后，冷卻備用；
步驟2，水解反應
將冷卻后的混合物球磨破碎，并過100-200目篩后，再置于混合干燥釜內，將占混合物質量百分比1-2%的氫氧化鋰飽和溶液置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧，噴霧完畢后混合1-3小時，使氫氧化鋰飽和溶液在混合物表面均勻吸附，繼續(xù)開動混合機，并將含量剛好與氫氧化鋰完全反應的硫酸鋁置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧，噴完后再繼續(xù)混合1-3小時,使水解反應均勻的完成；
步驟3,干燥 步驟4，熱處理
將干燥后的混合物，置入熱處理爐，空氣氣氛下加熱到500-70(TC，保溫5-8小時后自然冷卻到室溫后取出，粉碎過200目篩后得到表面包覆處理的鋰電池正極材料。
其中，步驟3所述干燥方法優(yōu)選為將水解反應后的混合物置于真空干燥系統(tǒng)中，保持溫度在100-130°C之間，并持續(xù)抽取蒸汽干燥，保持壓力在O. 02-0. 05個標準大氣壓之間，干燥5-10小時，冷卻。其中，步驟I中所述混合方法優(yōu)選為置于混合干燥釜內，開動混合機進行混合。本發(fā)明還提供了一種上述任意方法制備的鋰電池表面包覆正極材料。本發(fā)明制備的表面包覆正極材料，包覆均勻，因此具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性、高質量比容量，用于鋰離子電池時，容量高，循環(huán)穩(wěn)定性好，使用壽命長。
具體實施方式
實施例一
混料并熱處理
將正極材料磷酸鐵鋰和鎳鈷酸鋰、硝酸鎂、氧化鈷以質量比30 5 10 10的配比置于混合干燥釜內，開動混合機進行混合，形成混合物，將得到的混合物加熱至硝酸鎂的熔點以上反應2小時后，冷卻備用。水解反應
將冷卻后的混合物球磨破碎，并過100目篩后，再置于混合干燥釜內，將占混合物質量百分比1%的氫氧化鋰飽和溶液置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧，噴霧完畢后混合I小時，使氫氧化鋰飽和溶液在混合物表面均勻吸附，繼續(xù)開動混合機，并將含量剛好與氫氧化鋰完全反應的硫酸鋁置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧，嗔完后再繼續(xù)混合I小時，使水解反應均勾的完成。干燥
將水解反應后的混合物置于真空干燥系統(tǒng)中，保持溫度在100°c，并持續(xù)抽取蒸汽干燥，保持壓力在O. 02個標準大氣壓之間，干燥5小時，冷卻。熱處理
將冷卻后的混合物，置入熱處理爐，空氣氣氛下加熱到500°C，保溫5小時后自然冷卻到室溫后取出，粉碎過200目篩后得到表面包覆處理的鋰電池正極材料。實施例二 混料并熱處理
將正極材料磷酸鐵鋰和鎳鈷酸鋰、硝酸鎂、氧化鈷以質量比40 10 15 20的配比置于混合干燥釜內，開動混合機進行混合，形成混合物，將得到的混合物加熱至硝酸鎂的熔點以上反應6小時后，冷卻備用。水解反應
將冷卻后的混合物球磨破碎，并過200目篩后，再置于混合干燥釜內，將占混合物質量百分比2%的氫氧化鋰飽和溶液置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧，噴霧完畢后混合3小時，使氫氧化鋰飽和溶液在混合物表面均勻吸附，繼續(xù)開動混合機，并將含量剛好與氫氧化鋰完全反應的硫酸鋁置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧，嗔完后再繼續(xù)混合3小時，使水解反應均勾的完成。干燥
將水解反應后的混合物置于真空干燥系統(tǒng)中，保持溫度在130°C，并持續(xù)抽取蒸汽干燥，保持壓力在O. 05個標準大氣壓之間，干燥10小時，冷卻。熱處理
將冷卻后的混合物，置入熱處理爐，空氣氣氛下加熱到700°C，保溫8小時后自然冷卻到室溫后取出，粉碎過200目篩后得到表面包覆處理的鋰電池正極材料。比較例
取碳酸鋰和LiCoO2加入到水中并充分攪拌，在攪拌的過程中向分散液中滴加含Mg(NO3)2 6H20的溶液，攪拌，過濾，將被包覆的正極材料在150°C烘烤24小時，然后將干 燥的混合物在500°C下焙燒6小時，緩慢冷卻至室溫，得到包覆Mg和Co摩爾比為的正極材料。將合成的實施例一、二及比較例的樣品制作成規(guī)格相同的負極裝入模擬電池中作充放電測試。測試條件為電解液為1.5mol/L LiPFf^AEC (乙基碳酸酯)+DMC (二甲基碳酸酯)(體積比I : I)溶液，并在恒流O. 2C的條件下進行循環(huán)性能測試。該實施例一和二的的材料與比較例的材料相比，首次放電比容量提升了 30-40%以上，循環(huán)壽命提高了 I倍以上。
權利要求
1.一種鋰電池表面包覆正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟I，混料并熱處理 將正極材料磷酸鐵鋰和鎳鈷酸鋰、硝酸鎂、氧化鈷以質量比30-40 5-10 10-15 10-20的配比混合，形成混合物，將得到的混合物加熱至硝酸鎂的熔點以上反應2-6小時后，冷卻備用； 步驟2，水解反應 將冷卻后的混合物球磨破碎，并過100-200目篩后，再置于混合干燥釜內，將占混合物質量百分比1-2%的氫氧化鋰飽和溶液置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧，噴霧完畢后混合1-3小時，使氫氧化鋰飽和溶液在混合物表面均勻吸附，繼續(xù)開動混合機，并將含量剛好與氫氧化鋰完全反應的硫酸鋁置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧，噴完后再繼續(xù)混合1-3小時,使水解反應均勻的完成； 步驟3,干燥 步驟4，熱處理 將干燥后的混合物，置入熱處理爐，空氣氣氛下加熱到500-70(TC，保溫5-8小時后自然冷卻到室溫后取出，粉碎過200目篩后得到表面包覆處理的鋰電池正極材料。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟3所述干燥方法為 將水解反應后的混合物置于真空干燥系統(tǒng)中，保持溫度在100-130°C之間，并持續(xù)抽取蒸汽干燥，保持壓力在O. 02-0. 05個標準大氣壓之間，干燥5-10小時，冷卻。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟I中所述混合方法為置于混合干燥釜內，開動混合機進行混合。
4.一種如權利要求I所述方法制備的鋰電池表面包覆正極材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰電池表面包覆正極材料的制備方法將正極材料磷酸鐵鋰和鎳鈷酸鋰、硝酸鎂、氧化鈷混合，將得到的混合物加熱至硝酸鎂的熔點以上反應后，冷卻；球磨破碎，并過篩；將氫氧化鋰飽和溶液置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧后，繼續(xù)開動混合機，并將含量剛好與氫氧化鋰完全反應的硫酸鋁置于噴霧系統(tǒng)中，控制噴霧系統(tǒng)對混合干燥釜內噴霧，噴完后再繼續(xù)混合，使水解反應均勻的完成；將水解反應后的混合物干燥；熱處理，粉碎過篩后得到表面包覆處理的鋰電池正極材料。本發(fā)明制備的表面包覆正極材料，包覆均勻，因此具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性、高質量比容量，用于鋰離子電池時，容量高，循環(huán)穩(wěn)定性好，使用壽命長。
文檔編號H01M4/36GK102891288SQ201210357419
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權日2012年9月24日
發(fā)明者姜波 申請人:上海錦眾信息科技有限公司