一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，該工藝包括以下步驟：A、將鎳鈷鋁三元材料分散于有機溶劑中，形成均勻分散液；B、將無水高氧化態(tài)金屬鹽分散于有機溶劑中，形式均勻分散液；C、然后將鎳鈷鋁三元材料分散液和無水高氧化態(tài)金屬鹽分散液攪拌混合均勻；D、再將導(dǎo)電有機單體滴加到前述混合分散液中，并在室溫下進行磁力攪拌，再離心洗滌數(shù)次至上層液體為無色，然后將下層濾餅烘干，研磨即得包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料。本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，通過在鎳鈷鋁三元材料表面均勻包覆導(dǎo)電高分子材料，可使其循環(huán)性能得到有效改善，高溫產(chǎn)氣問題得到克服，大電流充放電性能優(yōu)異，該工藝流程簡單、產(chǎn)品性能優(yōu)異，具有顯著的進步意義。
【專利說明】
一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種鋰電池正極材料改性工藝，特別是涉及一種鎳鈷招三元材料改性工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳鈷鋁三元材料(NCA)，是鋰離子動力電池正極材料的首選材料，但目前其制作工藝繁瑣復(fù)雜，且存在產(chǎn)品高溫循環(huán)性能較差且不穩(wěn)定、大電流放電性能不好、用于制作電池時容易產(chǎn)氣等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可使所得材料循環(huán)性能得到改善、高溫產(chǎn)氣問題得到克服、大電流充放電性能優(yōu)異的鎳鈷鋁三元材料改性工藝。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:A、將鎳鈷鋁三元材料分散于有機溶劑中，形成均勻分散液;B、將無水高氧化態(tài)金屬鹽分散于有機溶劑中，形式均勻分散液;C、然后將鎳鈷鋁三元材料分散液和無水高氧化態(tài)金屬鹽分散液攪拌混合均勻;D、再將導(dǎo)電有機單體滴加到前述混合分散液中，并在室溫下進行磁力攪拌，再離心洗滌數(shù)次至上層液體為無色，然后將下層濾餅烘干，研磨即得包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料。其中步驟A、B中采用超聲方式進行分散。通過以上工藝制得的正極材料的循環(huán)性能得到有效改善，高溫產(chǎn)氣問題得到克服，大電流充放電性能優(yōu)異。一方面，由于材料表面有一層高分子物質(zhì)覆蓋，避免了電解液與電極活性物質(zhì)的直接接觸，從而避免了電解液中的有機溶劑被充電至高氧化態(tài)的強氧化性電極活性物氧化分解產(chǎn)氣問題；另一方面，表面包覆的導(dǎo)電物質(zhì)增加了粒子間的電子傳輸性能，使材料的大電流充放電性能明顯改善;再者，由于正極材料顆粒與電解液的接觸減少而導(dǎo)致的氧化副反應(yīng)得到基本抑制，這些副反應(yīng)產(chǎn)物量則大大降低，正極活性物質(zhì)因表面副產(chǎn)物堆積而引發(fā)的界面極化作用降低，因而材料的循環(huán)性能就大大改善。
[0005]作為優(yōu)選，所述步驟A、B中的有機溶劑為鹵代烴或鹵代芳烴，其對聚合單體有較好相溶性的。
[0006]作為優(yōu)選，所述步驟B中的高氧化態(tài)金屬鹽為三氯化鐵或高氯酸鹽，其能引發(fā)有機單體聚合成高分子物質(zhì)。
[0007]作為優(yōu)選，所述步驟D中的導(dǎo)電有機單體為噻吩或噻吩衍生物，因為聚噻吩類是優(yōu)良的導(dǎo)電高分子物質(zhì)。
[0008]作為優(yōu)選，所述步驟D中導(dǎo)電有機單體與鹽中的金屬離子比為1:2?1:5，如果單體太少，形成的高分子物質(zhì)不能夠充分的覆蓋正極材料粒子表面;如果單體量太大，由于高分子物質(zhì)本身是非活性物，無容量，就會明顯降低正極材料的比容量。
[0009]作為優(yōu)選，所述步驟D中磁力攪拌的時間為30?120分鐘，時間太短不能保證單體在正極物質(zhì)表面分散均勻，太長則無謂的增加生產(chǎn)成本。
[0010]作為優(yōu)選，所述步驟D中的烘干溫度為60?80°C，溫度過低，則不能使單體充分聚合反應(yīng);溫度過高，則可能使聚合反應(yīng)所得產(chǎn)物變性，破壞其導(dǎo)電性能。
[0011]作為優(yōu)選，所述步驟D中的包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料的振實密度為2.6?3.2g/cm3，粒度為5?25um，用其制作的鋰離子電池正極材料性能優(yōu)異。
[0012I與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種鎳鈷招三元材料改性工藝，通過在鎳鈷招三元材料表面均勻包覆導(dǎo)電高分子材料，可使其循環(huán)性能得到有效改善，高溫產(chǎn)氣問題得到克服，大電流充放電性能優(yōu)異，該工藝流程簡單、產(chǎn)品性能優(yōu)異，具有顯著的進步意義。
【具體實施方式】
[0013]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0014]本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0015]本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:A、將鎳鈷鋁三元材料分散于有機溶劑中，形成均勾分散液;B、將無水高氧化態(tài)金屬鹽分散于有機溶劑中，形式均勾分散液;C、然后將鎳鈷鋁三元材料分散液和無水高氧化態(tài)金屬鹽分散液攪拌混合均勻;D、再將導(dǎo)電有機單體滴加到前述混合分散液中，并在室溫下進行磁力攪拌，再離心洗滌數(shù)次至上層液體為無色，然后將下層濾餅烘干，研磨即得包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料。其中步驟A、B中采用超聲方式進行分散。所述步驟A、B中的有機溶劑為鹵代烴或鹵代芳烴。所述步驟B中的高氧化態(tài)金屬鹽為三氯化鐵或高氯酸鹽。所述步驟D中的導(dǎo)電有機單體為噻吩或噻吩衍生物。所述步驟D中導(dǎo)電有機單體與鹽中的金屬離子比為1:2?1:5。所述步驟D中磁力攪拌的時間為30?120分鐘。所述步驟D中的烘干溫度為60?80 °C。所述步驟D中的包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料的振實密度為2.6?3.2g/cm3，粒度為5?25um0
[0016]實施例1:本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:A、將鎳鈷鋁三元材料超聲分散于鹵代烴溶劑中，形成均勻分散液;B、將無水三氯化鐵超聲分散于鹵代烴溶劑中，形式均勻分散液;C、然后將鎳鈷鋁三元材料分散液和無水三氯化鐵分散液攪拌混合均勻;D、再將導(dǎo)電有機單體3，4-乙烯二氧噻吩(簡稱ED0T)滴加到前述混合分散液中，其中導(dǎo)電有機單體與鹽中的金屬離子比為1:2，并在室溫下進行磁力攪拌，磁力攪拌的時間為30分鐘，再離心洗滌數(shù)次至上層液體為無色，然后將下層濾餅烘干，烘干溫度為80°C，研磨即得包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料。
[0017]本實施例所得鎳鈷鋁三元改性材料的平均粒徑為9.55μπι，振實密度為2.95g/cm3，制作成實效電池時加工性能優(yōu)良，容量為181mAh/g，500周IC充放電容量保持率為90.8%，電池在60 0C擱置7天容量保持率為86.3%，容量恢復(fù)率89%，無氣脹。
[0018]實施例2:本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:A、將鎳鈷鋁三元材料超聲分散于鹵代烴溶劑中，形成均勻分散液;B、將無水高氯酸鐵超聲分散于鹵代烴溶劑中，形式均勻分散液;C、然后將鎳鈷鋁三元材料分散液和無水高氯酸鐵分散液攪拌混合均勻;D、再將導(dǎo)電有機單體3，4_乙烯二氧噻吩(簡稱EDOT)滴加到前述混合分散液中，其中導(dǎo)電有機單體與鹽中的金屬離子比為1:5，并在室溫下進行磁力攪拌，磁力攪拌的時間為120分鐘，再離心洗滌數(shù)次至上層液體為無色，然后將下層濾餅烘干，烘干溫度為60°C，研磨即得包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料。
[0019]本實施例所得鎳鈷鋁三元改性材料的平均粒徑為10.25μπι，振實密度為2.73g/cm3，制作成實效電池時加工性能優(yōu)良，容量為183mAh/g，500周IC充放電容量保持率為89.7%，電池在60 °C擱置7天容量保持率為89.3%，容量恢復(fù)率88.3%，無鼓脹等不良變化。
[0020]實施例3:本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:A、將鎳鈷鋁三元材料超聲分散于鹵代芳烴溶劑中，形成均勻分散液;B、將無水高氯酸銅超聲分散于鹵代芳烴溶劑中，形式均勻分散液;C、然后將鎳鈷鋁三元材料分散液和無水高氯酸銅分散液攪拌混合均勻;D、再將導(dǎo)電有機單體3，4_乙烯二氧噻吩(簡稱ED0T)滴加到前述混合分散液中，其中導(dǎo)電有機單體與鹽中的金屬離子比為1:3，并在室溫下進行磁力攪拌，磁力攪拌的時間為50分鐘，再離心洗滌數(shù)次至上層液體為無色，然后將下層濾餅烘干，烘干溫度為70°C，研磨即得包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料。
[0021]本實施例所得鎳鈷鋁三元改性材料的平均粒徑為9.36μπι，振實密度為2.98g/cm3，制作成實效電池時加工性能優(yōu)良，容量為180mAh/g，500周IC充放電容量保持率為90.4%，電池在60 0C擱置7天容量保持率為88.8%，容量恢復(fù)率89%，無鼓脹等不良變化。
[0022]實施例4:本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:A、將鎳鈷鋁三元材料超聲分散于鹵代芳烴溶劑中，形成均勻分散液;B、將無水三氯化鐵超聲分散于鹵代芳烴溶劑中，形式均勻分散液;C、然后將鎳鈷鋁三元材料分散液和無水三氯化鐵分散液攪拌混合均勻;D、再將導(dǎo)電有機單體2-噻吩甲腈(TP)滴加到前述混合分散液中，其中導(dǎo)電有機單體與鹽中的金屬離子比為1:2，并在室溫下進行磁力攪拌，磁力攪拌的時間為30分鐘，再離心洗滌數(shù)次至上層液體為無色，然后將下層濾餅烘干，烘干溫度為80°C，研磨即得包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料。
[0023]本實施例所得鎳鈷鋁三元改性材料的平均粒徑為9.43μπι，振實密度為2.68g/cm3，制作成實效電池時加工性能優(yōu)良，容量為179.6mAh/g，500周IC充放電容量保持率為88.9%，電池在60 °C擱置7天容量保持率為88.6%，容量恢復(fù)率89.3%，無鼓脹等不良變化。
[0024]實施例5:本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:A、將鎳鈷鋁三元材料超聲分散于鹵代芳烴溶劑中，形成均勻分散液;B、將無水高氯酸鐵超聲分散于鹵代芳烴溶劑中，形式均勻分散液;C、然后將鎳鈷鋁三元材料分散液和無水高氯酸鐵分散液攪拌混合均勻;D、再將導(dǎo)電有機單體2-噻吩甲腈(TP)滴加到前述混合分散液中，其中導(dǎo)電有機單體與鹽中的金屬離子比為1:5，并在室溫下進行磁力攪拌，磁力攪拌的時間為100分鐘，再離心洗滌數(shù)次至上層液體為無色，然后將下層濾餅烘干，烘干溫度為60°C，研磨即得包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料。
[0025]本實施例所得鎳鈷鋁三元改性材料的平均粒徑為9.18μπι，振實密度為3.15g/cm3，制作成實效電池時加工性能優(yōu)良，容量為182mAh/g，500周IC充放電容量保持率為90.1%，電池在60°C擱置7天容量保持率為91.1%，容量恢復(fù)率89.5%，無鼓脹等不良變化。
[0026]實施例6:本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:本發(fā)明一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，包括以下步驟:A、將鎳鈷鋁三元材料超聲分散于鹵代烴溶劑中，形成均勻分散液;B、將無水高氯酸銅超聲分散于鹵代烴溶劑中，形式均勻分散液;C、然后將鎳鈷鋁三元材料分散液和無水高氯酸銅分散液攪拌混合均勻;D、再將導(dǎo)電有機單體2-噻吩甲腈(TP)滴加到前述混合分散液中，其中導(dǎo)電有機單體與鹽中的金屬離子比為1:3，并在室溫下進行磁力攪拌，磁力攪拌的時間為70分鐘，再離心洗滌數(shù)次至上層液體為無色，然后將下層濾餅烘干，烘干溫度為80°C，研磨即得包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料。
[0027]本實施例所得鎳鈷鋁三元改性材料的平均粒徑為9.38μπι，振實密度為2.77g/cm3，制作成實效電池時加工性能優(yōu)良，容量為179.7mAh/g，500周IC充放電容量保持率為88.4%，電池在60 0C擱置7天容量保持率為90.3%，容量恢復(fù)率88.3%，無鼓脹等不良變化。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，其特征在于，包括以下步驟: A、將鎳鈷鋁三元材料分散于有機溶劑中，形成均勻分散液； B、將無水高氧化態(tài)金屬鹽分散于有機溶劑中，形式均勾分散液； C、然后將鎳鈷鋁三元材料分散液和無水高氧化態(tài)金屬鹽分散液攪拌混合均勻； D、再將導(dǎo)電有機單體滴加到前述混合分散液中，并在室溫下進行磁力攪拌，再離心洗滌數(shù)次至上層液體為無色，然后將下層濾餅烘干，研磨即得包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷招三元材料改性工藝，其特征在于:所述步驟A、B中的有機溶劑為鹵代烴或鹵代芳烴。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷招三元材料改性工藝，其特征在于:所述步驟B中的高氧化態(tài)金屬鹽為三氯化鐵或高氯酸鹽。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷招三元材料改性工藝，其特征在于:所述步驟D中的導(dǎo)電有機單體為噻吩或噻吩衍生物。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷鋁三元材料改性工藝，其特征在于:所述步驟D中導(dǎo)電有機單體與鹽中的金屬離子比為1:2?1:5。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷招三元材料改性工藝，其特征在于:所述步驟D中磁力攪拌的時間為30?120分鐘。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷招三元材料改性工藝，其特征在于:所述步驟D中的烘干溫度為60?80 °C。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷招三元材料改性工藝，其特征在于:所述步驟D中的包覆導(dǎo)電高分子的鎳鈷鋁三元改性材料的振實密度為2.6?3.2g/cm3，粒度為5?25um0
【文檔編號】H01M4/62GK105932243SQ201610318569
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】王洪
【申請人】綿陽師范學(xué)院