一種提高鋰離子動(dòng)力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋰離子電池用正極材料性能的改進(jìn)方法，特別是涉及一種提高鋰 離子動(dòng)力電池用氧化鎳鈷鋁鋰材料性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池是一種能量密度高、功率密度高、壽命長(zhǎng)的二次電池，在現(xiàn)代社會(huì)中扮 演重要角色。在手機(jī)、筆記本電腦等小型設(shè)備中，鋰離子電池應(yīng)用極為廣泛。同時(shí)，隨著電 動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋰離子動(dòng)力電池的需求量急劇上升，對(duì)其性能要求日 益提高。應(yīng)用于鋰離子電池中的正極材料是其性能和成本的決定性因素。作為鋰離子電池 正極材料，氧化鎳鈷鋁鋰具有工作電壓高、比容量大、成本低、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于 鋰離子動(dòng)力電池體系，是最具應(yīng)用前景的動(dòng)力型鋰離子電池正極材料之一。氧化鎳鈷鋁鋰 材料應(yīng)用于鋰離子動(dòng)力電池，將使電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度和體積能量密度均得到較大提 高，電池組的高功率特性良好，特別適用于純電動(dòng)汽車或插電式混合動(dòng)力汽車。
[0003] 但氧化鎳鈷鋁鋰也有其嚴(yán)重的缺點(diǎn)，阻礙了其應(yīng)用。其與電解液的相容性較差，易 產(chǎn)生氣體，循環(huán)穩(wěn)定性也有待提高。同時(shí)，安全性方面也存在一定隱患，尤其是在較高的溫 度下。克服該材料缺點(diǎn)通常的方法是表面包覆。通過包覆提高材料與電解液的相容性，最 終提高材料的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)循環(huán)壽命，拓寬材料的工作溫度，抑制氣體的產(chǎn) 生，提高安全性。包覆劑的選擇是一方面要做的工作，另一方面，還要選擇適當(dāng)?shù)姆椒?，使?覆更加均勻可靠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，以Ti-O-N包覆氧化鎳鈷鋁鋰，工藝上采用液相化 學(xué)沉積在氧化鎳鈷鋁鋰表面包覆二氧化鈦，然后對(duì)包覆層進(jìn)行部分氮化，以此提供了一種 提高鋰離子動(dòng)力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種提高鋰離子動(dòng)力電池用 氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法，包括以下步驟：
[0006] 1)用分散劑配制氧化鎳鈷鋁鋰懸濁液，加入反應(yīng)釜；
[0007] 2)在反應(yīng)釜中，定量加入鈦酸酯，同時(shí)加入過量的水或與水互溶的有機(jī)溶劑的水 溶液；
[0008] 3)干燥以去除液體成分并在氧化鎳鈷鋁鋰表面形成鈦的氧化物包覆層；
[0009] 4)在氨氣氣氛下對(duì)包覆層進(jìn)行氮化；
[0010] 5)粉碎、篩分得到產(chǎn)品。
[0011] 所述的用于配制氧化鎳鈷鋁鋰懸濁液的分散劑為有機(jī)溶劑。
[0012] 所述的鈦酸酯為鈦酸丁酯或鈦酸異丙酯，加入時(shí)為純凈物或溶液。
[0013] 所述的去除液體成分的方法是直接噴霧干燥或過濾后干燥。
[0014] 包覆量以鈦計(jì)，質(zhì)量比Ti:NCA = 0.005~0.03:1。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：通過包覆使氧化鎳鈷鋁鋰材料與電解液的相容性提高，產(chǎn) 氣現(xiàn)象得到抑制，循環(huán)性能得到改進(jìn)。同時(shí)，包覆層氮化后具有良好的導(dǎo)電性，使材料的電 化學(xué)性能得到更好發(fā)揮。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的制備方法的工藝流程。
[0017] 具體實(shí)施方法
[0018] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明的提高鋰離子動(dòng)力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法，包括以 下步驟：
[0020] 1)用分散劑配制氧化鎳鈷鋁鋰懸濁液，加入反應(yīng)釜；
[0021] 2)在反應(yīng)釜中，定量加入鈦酸酯，同時(shí)加入過量的水或與水互溶的有機(jī)溶劑的水 溶液；
[0022] 3)干燥以去除液體成分并在氧化鎳鈷鋁鋰表面形成鈦的氧化物包覆層；
[0023] 4)在氨氣氣氛下對(duì)包覆層進(jìn)行氮化；
[0024] 5)粉碎、篩分得到產(chǎn)品。
[0025] 所述的用于配制氧化鎳鈷鋁鋰懸濁液的分散劑為有機(jī)溶劑。
[0026] 所述的鈦酸酯為鈦酸丁酯或鈦酸異丙酯，加入時(shí)為純凈物或溶液。
[0027] 所述的去除液體成分的方法是直接噴霧干燥或過濾后干燥。
[0028] 包覆量以鈦計(jì)，質(zhì)量比Ti:NCA = 0.005~0.03:1
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 以無水乙醇為分散劑，配制氧化鎳鈷鋁鋰懸濁液，固含量為45%。將分散液轉(zhuǎn)入 常壓反應(yīng)釜中，在攪拌下，用計(jì)量泵同時(shí)加入鈦酸丁酯和水-乙醇（體積比1:1)溶液，加入 速率分別為IOdm3 和5dm 3 以鈦計(jì)的質(zhì)量包覆量為0.005%。反應(yīng)完成后，噴霧干 燥，得到固形物。在氨氣氣氛爐中，900°C下氮化1.5h。最后粉碎、篩分得到產(chǎn)品。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 以無水甲苯為分散劑，配制氧化鎳鈷鋁鋰懸濁液，固含量為65%。將分散液轉(zhuǎn)入常 壓反應(yīng)釜中，在攪拌下，用計(jì)量泵同時(shí)加入鈦酸異丙酯和水-乙醇（體積比1:5)溶液，加入 速率分別為5dm3 和7dm 3 以鈦計(jì)的質(zhì)量包覆量為0.015%。反應(yīng)完成后，過濾，干 燥，得到固形物。在氨氣氣氛爐中，950°C下氮化lh。最后粉碎、篩分得到產(chǎn)品。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 以無水甲醇為分散劑，配制氧化鎳鈷鋁鋰懸濁液，固含量為55%。將分散液轉(zhuǎn)入常 壓反應(yīng)釜中，在攪拌下，用計(jì)量泵同時(shí)加入鈦酸丁酯的甲醇溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%)和水-甲 醇（體積比1:2)溶液，加入速率分別為5dm 3 · IT1和5dm3 · h'以鈦計(jì)的質(zhì)量包覆量為 0.03%。反應(yīng)完成后，噴霧干燥，得到固形物。在氨氣氣氛爐中，950°C下氮化2h。最后粉 碎、篩分得到產(chǎn)品。
[0035] 實(shí)施例效果
[0036]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高鋰離子動(dòng)力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法，其特征在于，包括以下步 驟： 1) 用分散劑配制氧化鎳鈷鋁鋰懸濁液，加入反應(yīng)釜； 2) 在反應(yīng)釜中，定量加入鈦酸酯，同時(shí)加入過量的水或與水互溶的有機(jī)溶劑的水溶 液； 3) 干燥以去除液體成分并在氧化鎳鈷鋁鋰表面形成鈦的氧化物包覆層； 4) 在氨氣氣氛下對(duì)包覆層進(jìn)行氮化； 5) 粉碎、篩分得到產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋰離子動(dòng)力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法，其特征在 于，所述的用于配制氧化鎳鈷鋁鋰懸濁液的分散劑為有機(jī)溶劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋰離子動(dòng)力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法，其特征在 于，所述的鈦酸酯為鈦酸丁酯或鈦酸異丙酯，加入時(shí)為純凈物或溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋰離子動(dòng)力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法，其特征在 于，所述的去除液體成分的方法是直接噴霧干燥或過濾后干燥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋰離子動(dòng)力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法，其特征在 于，包覆量以鈦計(jì)，質(zhì)量比Ti=NCA= 0.005~0.03:1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高鋰離子動(dòng)力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法。該方法以有機(jī)的鈦酸酯為鈦源，采用液相化學(xué)沉積在氧化鎳鈷鋁鋰表面包覆二氧化鈦，然后對(duì)包覆層進(jìn)行部分氮化，在氧化鎳鈷鋁鋰表面形成Ti-O-N包覆層。該包覆層可以與氧化鎳鈷鋁鋰良好結(jié)合，減少活性物質(zhì)與電解液的直接接觸，并且提高材料顆粒間的電子導(dǎo)電性，使材料性能得到提高。
【IPC分類】H01M4-525, H01M4-1391
【公開號(hào)】CN104779370
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510195374
【發(fā)明人】吳孟濤, 徐寧, 趙明, 伏萍萍, 宋英杰
【申請(qǐng)人】天津巴莫科技股份有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日