一種提高鋰離子動力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋰離子電池用正極材料性能的改進方法，特別是涉及一種提高鋰 離子動力電池用氧化鎳鈷鋁鋰材料性能的方法。
【背景技術】
[0002] 鋰離子電池是一種能量密度高、功率密度高、壽命長的二次電池，在現代社會中扮 演重要角色。在手機、筆記本電腦等小型設備中，鋰離子電池應用極為廣泛。同時，隨著電 動汽車、智能電網等產業的快速發展，鋰離子動力電池的需求量急劇上升，對其性能要求日 益提高。應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、安全性好等優點，非常適用于 鋰離子動力電池體系，是最具應用前景的動力型鋰離子電池正極材料之一。氧化鎳鈷鋁鋰 材料應用于鋰離子動力電池，將使電池系統的質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，特別適用于純電動汽車或插電式混合動力汽車。
[0003] 但氧化鎳鈷鋁鋰也有其嚴重的缺點，阻礙了其應用。其與電解液的相容性較差，易 產生氣體，循環穩定性也有待提高。同時，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和動力學穩定性，延長循環壽命，拓寬材料的工作溫度，抑制氣體的產 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，還要選擇適當的方法，使包 覆更加均勻可靠。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是，以Ti-O-N包覆氧化鎳鈷鋁鋰，工藝上采用液相化 學沉積在氧化鎳鈷鋁鋰表面包覆二氧化鈦，然后對包覆層進行部分氮化，以此提供了一種 提高鋰離子動力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種提高鋰離子動力電池用 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，加入反應釜；
[0007] 2)在反應釜中，定量加入鈦酸酯，同時加入過量的水或與水互溶的有機溶劑的水 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)在氨氣氣氛下對包覆層進行氮化；
[0010] 5)粉碎、篩分得到產品。
[0011] 所述的用于配制氧化鎳鈷鋁鋰懸濁液的分散劑為有機溶劑。
[0012] 所述的鈦酸酯為鈦酸丁酯或鈦酸異丙酯，加入時為純凈物或溶液。
[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，質量比Ti:NCA = 0.005~0.03:1。
[0015] 本發明的有益效果是：通過包覆使氧化鎳鈷鋁鋰材料與電解液的相容性提高，產 氣現象得到抑制，循環性能得到改進。同時，包覆層氮化后具有良好的導電性，使材料的電 化學性能得到更好發揮。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明的制備方法的工藝流程。
[0017] 具體實施方法
[0018] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明：
[0019] 如圖1所示，本發明的提高鋰離子動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，加入反應釜；
[0021] 2)在反應釜中，定量加入鈦酸酯，同時加入過量的水或與水互溶的有機溶劑的水 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)在氨氣氣氛下對包覆層進行氮化；
[0024] 5)粉碎、篩分得到產品。
[0025] 所述的用于配制氧化鎳鈷鋁鋰懸濁液的分散劑為有機溶劑。
[0026] 所述的鈦酸酯為鈦酸丁酯或鈦酸異丙酯，加入時為純凈物或溶液。
[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，質量比Ti:NCA = 0.005~0.03:1
[0029] 實施例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%。將分散液轉入 常壓反應釜中，在攪拌下，用計量泵同時加入鈦酸丁酯和水-乙醇（體積比1:1)溶液，加入 速率分別為IOdm3 和5dm 3 以鈦計的質量包覆量為0.005%。反應完成后，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、篩分得到產品。
[0031] 實施例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%。將分散液轉入常 壓反應釜中，在攪拌下，用計量泵同時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 以鈦計的質量包覆量為0.015%。反應完成后，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、篩分得到產品。
[0033] 實施例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%。將分散液轉入常 壓反應釜中，在攪拌下，用計量泵同時加入鈦酸丁酯的甲醇溶液（質量分數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'以鈦計的質量包覆量為 0.03%。反應完成后，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、篩分得到產品。
[0035] 實施例效果
[0036]
【主權項】
1. 一種提高鋰離子動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，加入反應釜； 2) 在反應釜中，定量加入鈦酸酯，同時加入過量的水或與水互溶的有機溶劑的水溶 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) 在氨氣氣氛下對包覆層進行氮化； 5) 粉碎、篩分得到產品。
2. 根據權利要求1所述的提高鋰離子動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溶劑。
3. 根據權利要求1所述的提高鋰離子動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，加入時為純凈物或溶液。
4. 根據權利要求1所述的高鋰離子動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. 根據權利要求1所述的高鋰離子動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，質量比Ti=NCA= 0.005~0.03:1。
【專利摘要】本發明公開了一種提高鋰離子動力電池用氧化鎳鈷鋁鋰性能的方法。該方法以有機的鈦酸酯為鈦源，采用液相化學沉積在氧化鎳鈷鋁鋰表面包覆二氧化鈦，然后對包覆層進行部分氮化，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合，減少活性物質與電解液的直接接觸，并且提高材料顆粒間的電子導電性，使材料性能得到提高。
【IPC分類】H01M4-525, H01M4-1391
【公開號】CN104779370
【申請號】CN201510195374
【發明人】吳孟濤, 徐寧, 趙明, 伏萍萍, 宋英杰
【申請人】天津巴莫科技股份有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月23日