CN108232147A - 表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料及其制备方法，制备方法包括：将镍源、锰源、钴源溶于去离子水中配制成溶液A；将沉淀剂溶于去离子水中配制成溶液B；将溶液A和溶液B加到反应装置中进行共沉淀反应，陈化、过滤、洗涤、干燥得镍钴锰前驱体；将锂源和钇源溶于去离子水中，加入镍钴锰前驱体中，搅拌，蒸发至凝胶状，干燥得混合物；将混合物进行一次煅烧，研磨均匀后进行二次煅烧，降温、研磨、过筛。本发明提出的表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，简单，反应条件易控，重复性好，得到的包覆材料结晶度高，分散性好，提高了锂离子电池高镍三元正极材料的放电比容量、循环能力和大倍率充电能力。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料及其制备方法。
背景技术
随着新能源汽车的发展，锂离子电池成为电动汽车最有发展前景的储能装置。在锂离子电池重要组成部分中，正极材料占据主导因素，决定了电池的电化学性能、热稳定性和安全性能，其更占电池成本的40％以上。目前，续航里程问题成为新能源汽车发展的瓶颈，因此开发高能量密度的电池迫在眉睫。以高镍三元为正极材料的锂离子电池，可大幅度提高电池的能量密度，也成为国内外各个锂电公司的研发重点。但高镍材料受制于储存条件，循环性能差以及热稳定性差等缺点，限制其商业化生产。
通过在锂离子电池高镍正极材料表面包覆一层化学性质稳定的化学物质，抑制循环过程中HF对电极材料的侵蚀，减少活性物质和电解液之间的副反应，稳定电极结构，可大幅度提高电池的能量密度、循环能力和大倍率充放电能力。通常使用金属氧化物如Al2O3、TiO2等进行表面包覆，但这些材料可能跟主体材料在高温下形成掺杂而不是包覆层；此外包覆非活性金属磷酸盐如FePO4、AlPO4，但这些低电子、导电性差的电化学惰性物质进行表面包覆时，材料表面会包覆一层绝缘物质阻碍Li+的扩散，因此影响其放电容量。一些研究者采用锂离子快离子导体材料表面包覆锂离子电池高镍三元正极材料，如专利申请号107069006A的专利文件中，公开了一种提高锂离子电池高镍三元正极材料电化学性能的方法，在高镍三元正极材料电化学性能表面包覆的快锂离子导体材料Li3PO4，包覆改性后的材料与未包覆材料相比，提升了放电容量，改善了高镍三元正极材料的倍率性能。
包覆改性的研究中，未见采用LiYO2对锂离子电池高镍三元正极材料进行表面包覆。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料及其制备方法，所述方法简单，反应条件容易控制，重复性好，制备得到的包覆材料结晶度高，颗粒分散性好，提高了锂离子电池高镍三元正极材料的放电比容量、循环能力和大倍率充电能力。
本发明提出的一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镍源、锰源、钴源溶于去离子水中配制成溶液A；将沉淀剂溶于去离子水中配制成溶液B；将溶液A和溶液B加到反应装置中进行共沉淀反应，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥得到镍钴锰前驱体；
S2、将锂源和钇源溶于去离子水中，然后加入S1中的镍钴锰前驱体中，搅拌混合均匀，蒸发至凝胶状，干燥得到混合物；
S3、将S2中的混合物进行一次煅烧，研磨均匀后进行二次煅烧，降至常温后研磨过筛得到所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料。
优选地，在S1中，在溶液A中，镍源、锰源、钴源的总摩尔浓度为 0.8-2.0mol/L。
优选地，镍源、锰源、钴源的总摩尔浓度为1mol/L。
优选地，镍源、钴源、锰源的摩尔比为x：y：1-x-y，其中，0.5≤x＜1，0 ＜y≤0.5，0＜x+y＜1。
优选地，在S1中，所述沉淀剂为氢氧化钠、碳酸钠中的一种或者两种的混合物。
优选地，在S1中，镍源、钴源、锰源的总摩尔数与沉淀剂的摩尔数之比为 1：1-1：2。
优选地，所述镍源为硫酸镍、乙酸镍、硝酸镍中的一种或者多种的混合物；所述锰源为硫酸锰、乙酸锰、硝酸锰中的一种或多种的混合物；所述钴源为硫酸钴、乙酸钴、硝酸钴中的一种或多种的混合物。
优选地，在S1中，将溶液A和溶液B同时滴加到反应釜中进行共沉淀反应，在滴加溶液A和溶液B的过程中，用氨水调节体系的pH值为7-11；所述共沉淀反应在氮气氛围下进行，共沉淀反应的温度为35-55℃，时间为4-12h。
优选地，在S1中，陈化时间为6-12h。
优选地，在S2中，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、氯化锂、氟化锂、磷酸锂、磷酸氢锂、磷酸二氢锂中的一种或多种的混合物；所述钇源为硝酸钇、氧化钇、乙酸钇中的一种或多种的混合物。
优选地，在S2中，磁力充分搅拌30-60min混合均匀。
优选地，在S2中，在60-90℃下磁力搅拌蒸发至凝胶状。
优选地，在S2中，所述干燥为真空干燥，真空干燥的温度为60-100℃，时间为6-24h。
优选地，S3的具体工艺为：将S2中的混合物在空气或氧气氛围下，以3-5℃ /min升温速率加热至400-550℃保温3-8h，研磨均匀后以3-5℃/min的升温速率加热至700-900℃保温10-16h，降至常温后研磨过筛得到所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料。
优选地，所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镍源、锰源、钴源溶于去离子水中，配制成浓度为1mol/L的溶液A；将氢氧化钠或者碳酸钠溶于去离子水中配制成溶液B；使用蠕动泵将溶液A和溶液B同时滴入反应釜中进行共沉淀反应，反应结束后陈化6-12h，之后过滤、洗涤、干燥即得到镍钴锰前驱体；在滴加溶液A和溶液B的过程中用氨水调节体系的pH值为7-11，所述共沉淀反应需在密闭的氮气氛围下进行，温度为 35-55℃，反应时间为4-12h；
S2、将锂源和钇源依次溶于去离子水中得到混合溶液，将S1中的镍钴锰前驱体均匀分散于容器中，逐滴加入上述混合溶液，并磁力充分搅拌30-60min，混合均匀后，在60-90℃下磁力搅拌蒸发至凝胶状，再放入真空干燥箱中，在 60-100℃下干燥6-24h得到混合物；
S3、将S2中得到的混合物在空气/氧气氛围下，以3-5℃/min的升温速率加热至400-550℃，并在此温度下保温3-8h，研磨均匀后再以3-5℃/min的升温速率加热至700-900℃，在此温度下保温10-16h，降至常温后研磨过筛，即得到表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料。
优选地，所述表面具有钇酸锂包覆层的锂离子电池高镍三元电极材料中，钇酸锂的质量为高镍三元电极材料质量的0.5-10wt％。
优选地，所述锂离子电池高镍三元正极材料的化学式为LiNixCoyMn1-x-yO2，其中0.5≤x＜1，0＜y≤0.5，0＜x+y＜1；所述镍钴锰前驱体为(NixCoyMn1-x-y)(OH)2、 (NixCoyMn1-x-y)CO3、(NixCoyMn1-x-y)C2O4中的一种，其中0.5≤x＜1，0＜y≤0.5，0 ＜x+y＜1。
本发明还提出的一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料，采用所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法制备而成。
本发明的有益成果为：
1、本发明在高镍三元材料进行表面包覆改性，降低了可以阻碍电解液与活性材料之间接触的接触面积，减轻HF对电极材料的侵蚀，有效降低正极材料表面不良反应的发生，降低电池在充放电过程中的电荷转移阻抗，明显提高了锂离子电池高镍三元正极材料的循环稳定性和倍率性能；
2、本发明在高镍三元正极材料表面生成锂离子快离子导体材料LiYO2，这种快离子导体材料本身作为Li+的导体材料，具有较高的锂离子导电率，提高了锂离子在固态电极和液态电解质之间的传递效率，显著提高了锂离子电池高镍三元正极材料的放电比容量和大倍率放电性能；
3、本发明采用在液相环境下进行表面包覆，方法简单，重复性好，可以制备出具有均钇酸锂包覆层的锂离子电池高镍三元正极材料；
4、本发明在前驱体上直接包覆，避免了镍钴锰锂氧化物与水接触致使材料表面碱性升高，不利于储存；同时避免二次烧结对镍钴锰锂氧化物结构的破坏，减少能耗。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的表面无包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料以及实施例2制备的表面包覆1wt％钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的XRD图；
图2为本发明实施例2制备的表面包覆1wt％钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的SEM图；
图3为本发明实施例1制备的表面无包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料以及实施例2制备的表面包覆1wt％钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料在1C倍率下的循环性能曲线图；
图4为本发明实施例1制备的表面无包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料以及实施例2制备的表面包覆1wt％钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的倍率性能曲线图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
制备表面无包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2三元正极材料，包括如下步骤：
S1、将乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰按摩尔比为8：1：1溶于去离子水中配制成浓度为1mol/L的溶液A；将NaOH溶于去离子水中配制成1mol/L的溶液B；使用蠕动泵将溶液A和溶液B同时滴入反应釜中进行共沉淀反应6h，其中，在滴加溶液A和溶液B的过程中，用氨水调节体系的pH值为10，共沉淀反应过程中持续通N2，温度为50℃，反应结束后陈化12h，之后过滤、洗涤、干燥即得到镍钴锰前驱体，即(Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2前驱体；
S2、将LiOH溶于去离子水中得到溶液，再将15g的(Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2前驱体均匀分散于容器中，然后将上述溶液逐滴加入(Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2前驱体中，并磁力充分搅拌60min，混合均匀后，在85℃下磁力加热搅拌蒸发至凝胶状，再放入真空干燥箱中以100℃温度干燥12h得到混合物；
S3、将S2中的混合物在氧气氛围下，以5℃/min的升温速率加热至450℃，并在此温度下保温6h，研磨均匀后再以5℃/min的升温速率加热至800℃，在此温度下保温12h，降至常温后研磨过筛，即得到表面无包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。
实施例2
本发明提出的一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰按摩尔比为8:1:1溶于去离子水中配制成浓度为1mol/L的溶液A；将NaOH溶于去离子水中配置成1mol/L的溶液B；使用蠕动泵将溶液A和溶液B同时滴入反应釜中进行共沉淀反应6h，其中，在滴加溶液A和溶液B的过程中，用氨水调节体系的pH值为10，共沉淀反应过程中持续通N2，温度为50℃，反应结束后陈化12h，之后过滤、洗涤、干燥即得到镍钴锰前驱体，即(Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2前驱体；
S2、按照钇酸锂：高镍三元正极材料质量比为1：100，将LiOH、乙酸锂依次溶于去离子水中得到溶液，再将15g的(Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2前驱体均匀分散于容器中，然后将上述溶液逐滴加入(Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2前驱体中，并磁力充分搅拌60min，混合均匀后，在85℃下磁力加热搅拌蒸发至凝胶状，再放入真空干燥箱中以100℃温度干燥12h得到混合物；
S3、将S2中的混合物在氧气氛围下，以5℃/min升温速率加热至450℃，并在此温度下保温6h，研磨均匀后再以同样的升温速率加热至800℃，在此温度下保温12h，降至常温后研磨过筛，即得到表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料，即表面包覆钇酸锂的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。
通过涂布、干燥，将实施例1和实施例2制备的正极材料装成扣式电池，进行恒流充放电测试。
图1为实施例1制备的表面无包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料以及实施例2制备的表面包覆1wt％钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的XRD图；由图1可知，包覆后的材料(006) 与(012)之间、(018)与(110)之间有明显的撕裂峰，无杂峰，材料层状结构良好，包覆钇酸锂未对正极材料主体有破坏。
图2为本发明实施例2制备的表面包覆1wt％钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的SEM图；由图2可知，材料颗粒保持良好的球形形貌，钇酸锂未破坏材料的球体形貌，颗粒表面有钇酸锂颗粒。
图3为实施例1制备的表面无包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料以及实施例2制备的表面包覆1wt％钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料在1C倍率下的循环性能曲线图；由图3 可知，实施例2中表面包覆1wt％钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料1C倍率下首次放电比容量从未包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2三元正极材料的186.6mAhg-1提高至195.1mAhg-1，提高了8.5mAhg-1，循环50周后，容量保持率由之前的75.5％提高到95.1％；
图4为实施例1制备的表面无包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料以及实施例2制备的表面包覆1wt％钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的倍率性能曲线图，由图4可知，实施例 2中表面包覆1wt％钇酸锂的锂离子电池高镍三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料在高倍率5C下放电比容量由183.4mAhg-1提高至158.1mAhg-1，提高了25.3mAhg-1，大大的提高了LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2三元正极材料大倍率放电性能。
实施例3
本发明提出的一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镍源、锰源、钴源溶于去离子水中配制成溶液A；将沉淀剂溶于去离子水中配制成溶液B；将溶液A和溶液B加到反应装置中进行共沉淀反应，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥得到镍钴锰前驱体；
S2、将锂源和钇源溶于去离子水中，然后加入S1中的镍钴锰前驱体中，搅拌混合均匀，蒸发至凝胶状，干燥得到混合物；
S3、将S2中的混合物进行一次煅烧，研磨均匀后进行二次煅烧，降至常温后研磨过筛得到所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料。
实施例4
本发明提出的一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镍源、锰源、钴源溶于去离子水中，配制成浓度为1mol/L的溶液A；将碳酸钠溶于去离子水中配制成溶液B；使用蠕动泵将溶液A和溶液B同时滴入反应釜中进行共沉淀反应，在滴加溶液A和溶液B的过程中，用氨水调节体系的pH值为11，反应结束后陈化6h，之后过滤、洗涤、干燥即得到镍钴锰前驱体；所述共沉淀反应需在密闭的氮气氛围下进行，温度为55℃，反应时间为 4h；
S2、将锂源和钇源依次溶于去离子水中得到混合溶液，将S1中的镍钴锰前驱体均匀分散于容器中，逐滴加入上述混合溶液，并磁力充分搅拌30min，混合均匀后，在90℃下磁力搅拌蒸发至凝胶状，再放入真空干燥箱中，在60℃下干燥24h得到混合物；
S3、将S2中得到的混合物在空气氛围下，以5℃/min的升温速率加热至 400℃，并在此温度下保温8h，研磨均匀后再5℃/min的升温速率加热至900℃，在此温度下保温10h，降至常温后研磨过筛，即得到表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料。
实施例5
本发明提出的一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镍源、锰源、钴源溶于去离子水中，配制成浓度为1mol/L的溶液A；将氢氧化钠溶于去离子水中配制成溶液B；使用蠕动泵将溶液A和溶液B同时滴入反应釜中进行共沉淀反应，在滴加溶液A和溶液B的过程中用氨水调节体系的pH值为7，反应结束后陈化12h，之后过滤、洗涤、干燥即得到镍钴锰前驱体；所述共沉淀反应需在密闭的氮气氛围下进行，温度为35℃，反应时间为 12h；
S2、将锂源和钇源依次溶于去离子水中得到混合溶液，将S1中的镍钴锰前驱体均匀分散于容器中，逐滴加入上述混合溶液，并磁力充分搅拌60min，混合均匀后，在60℃下磁力搅拌蒸发至凝胶状，再放入真空干燥箱中，在100℃下干燥6h得到混合物；
S3、将S2中得到的混合物在氧气氛围下，以3℃/min的升温速率加热至 550℃，并在此温度下保温3h，研磨均匀后再3℃/min的升温速率加热至700℃，在此温度下保温16h，降至常温后研磨过筛，即得到表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料。
实施例6
本发明提出的一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镍源、锰源、钴源溶于去离子水中配制成溶液A，其中，镍源、锰源、钴源的总摩尔浓度为2.0mol/L，镍源、钴源、锰源的摩尔比为0.6：0.3：0.1，所述镍源为硫酸镍，所述锰源为硝酸锰，所述钴源为硫酸钴；将沉淀剂溶于去离子水中配制成溶液B，其中，所述沉淀剂为碳酸钠；将溶液A和溶液B同时滴加到反应釜中进行共沉淀反应，其中，在滴加溶液A和溶液B的过程中用氨水调节体系的pH值为7，镍源、钴源、锰源的总摩尔数与沉淀剂的摩尔数之比为1：1，反应结束后陈化12h、过滤、洗涤、干燥得到镍钴锰前驱体；所述共沉淀反应在氮气氛围下进行，共沉淀反应的温度为35℃，时间为12h；所述镍钴锰前驱体为(Ni0.6Co0.3Mn0.1)CO3；
S2、将锂源和钇源溶于去离子水中，其中，所述锂源为碳酸锂；所述钇源为硝酸钇，然后加入S1中的镍钴锰前驱体中，磁力充分搅拌60min混合均匀，在60℃下磁力搅拌蒸发至凝胶状，真空干燥得到混合物，真空干燥的温度为 100℃，时间为6h；
S3、将S2中的混合物在氧气氛围下，以3℃/min升温速率加热至550℃保温3h，研磨均匀后以5℃/min的升温速率加热至700℃保温16h，降至常温后研磨过筛得到所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料；所述表面具有钇酸锂包覆层的锂离子电池高镍三元电极材料中，钇酸锂的质量为高镍三元电极材料质量的0.5wt％；所述锂离子电池高镍三元正极材料的化学式为 LiNi0.6Co0.3Mn0.1O2。
实施例7
本发明提出的一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镍源、锰源、钴源溶于去离子水中配制成溶液A，其中，镍源、锰源、钴源的总摩尔浓度为0.8mol/L，镍源、钴源、锰源的摩尔比为0.8：0.1：0.1，所述镍源为乙酸镍，所述锰源为硫酸锰，所述钴源为乙酸钴、硝酸钴的混合物，且乙酸钴、硝酸钴的质量比为3：2；将沉淀剂溶于去离子水中配制成溶液B，其中，所述沉淀剂为氢氧化钠；将溶液A和溶液B同时滴加到反应釜中进行共沉淀反应，其中，在滴加溶液A和溶液B的过程中用氨水调节体系的pH值为11，镍源、钴源、锰源的总摩尔数与沉淀剂的摩尔数之比为1：2，反应结束后陈化6h、过滤、洗涤、干燥得到镍钴锰前驱体；所述共沉淀反应在氮气氛围下进行，共沉淀反应的温度为55℃，时间为4h；所述镍钴锰前驱体为(Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2；
S2、将锂源和钇源溶于去离子水中，其中，所述锂源为氢氧化锂；所述钇源为氧化钇，然后加入S1中的镍钴锰前驱体中，磁力充分搅拌30min混合均匀，在90℃下磁力搅拌蒸发至凝胶状，真空干燥得到混合物，真空干燥的温度为 60℃，时间为24h；
S3、将S2中的混合物在空气氛围下，以5℃/min升温速率加热至400℃保温8h，研磨均匀后以3℃/min的升温速率加热至900℃保温10h，降至常温后研磨过筛得到所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料；所述表面具有钇酸锂包覆层的锂离子电池高镍三元电极材料中，钇酸锂的质量为高镍三元电极材料质量的10wt％；所述锂离子电池高镍三元正极材料的化学式为 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。
实施例8
本发明提出的一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镍源、锰源、钴源溶于去离子水中配制成溶液A，其中，镍源、锰源、钴源的总摩尔浓度为1mol/L，镍源、钴源、锰源的摩尔比为0.7：0.1：0.2，所述镍源为硫酸镍、乙酸镍、硝酸镍的混合物，且硫酸镍、乙酸镍、硝酸镍的质量比为3:2:1，所述锰源为硫酸锰、乙酸锰、硝酸锰的混合物，且硫酸锰、乙酸锰、硝酸锰的质量比为3:5:2，所述钴源为硫酸钴、乙酸钴、硝酸钴的混合物，且硫酸钴、乙酸钴、硝酸钴的质量比为3:5:2；将沉淀剂溶于去离子水中配制成溶液B，其中，所述沉淀剂为氢氧化钠、碳酸钠的混合物，且氢氧化钠、碳酸钠的质量比为3:2；将溶液A和溶液B同时滴加到反应釜中进行共沉淀反应，其中，在滴加溶液A和溶液B的过程中用氨水调节体系的pH值为10，镍源、钴源、锰源的总摩尔数与沉淀剂的摩尔数之比为1：1.5，反应结束后陈化10h、过滤、洗涤、干燥得到镍钴锰前驱体；所述共沉淀反应在氮气氛围下进行，共沉淀反应的温度为50℃，时间为10h；所述镍钴锰前驱体为(Ni0.7Co0.1Mn0.2)CO3；
S2、将锂源和钇源溶于去离子水中，其中，所述锂源为硝酸锂、醋酸锂、氯化锂的混合物，且硝酸锂、醋酸锂、氯化锂的质量比为4:6:1；所述钇源为硝酸钇，然后加入S1中的镍钴锰前驱体中，磁力充分搅拌50min混合均匀，在80℃下磁力搅拌蒸发至凝胶状，真空干燥得到混合物，真空干燥的温度为80℃，时间为10h；
S3、将S2中的混合物在空气氛围下，以4℃/min升温速率加热至500℃保温6h，研磨均匀后以4℃/min的升温速率加热至850℃保温15h，降至常温后研磨过筛得到所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料；所述表面具有钇酸锂包覆层的锂离子电池高镍三元电极材料中，钇酸锂的质量为高镍三元电极材料质量的8wt％；所述锂离子电池高镍三元正极材料的化学式为 LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2。
本发明还提出了一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料，采用所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法制备而成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将镍源、锰源、钴源溶于去离子水中配制成溶液A；将沉淀剂溶于去离子水中配制成溶液B；将溶液A和溶液B加到反应装置中进行共沉淀反应，反应结束后陈化、过滤、洗涤、干燥得到镍钴锰前驱体；
S2、将锂源和钇源溶于去离子水中，然后加入S1中的镍钴锰前驱体中，搅拌混合均匀，蒸发至凝胶状，干燥得到混合物；
S3、将S2中的混合物进行一次煅烧，研磨均匀后进行二次煅烧，降至常温后研磨过筛得到所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料。
2.根据权利要求1所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，在S1中，在溶液A中，镍源、锰源、钴源的总摩尔浓度为0.8-2.0mol/L；优选地，镍源、锰源、钴源的总摩尔浓度为1mol/L；优选地，镍源、钴源、锰源的摩尔比为x：y：1-x-y，其中，0.5≤x＜1，0＜y≤0.5，0＜x+y＜1。
3.根据权利要求1或2所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，在S1中，所述沉淀剂为氢氧化钠、碳酸钠中的一种或者两种的混合物。
4.根据权利要求1-3中任一项所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，在S1中，镍源、钴源、锰源的总摩尔数与沉淀剂的摩尔数之比为1：1-1：2；优选地，所述镍源为硫酸镍、乙酸镍、硝酸镍中的一种或者多种的混合物；所述锰源为硫酸锰、乙酸锰、硝酸锰中的一种或多种的混合物；所述钴源为硫酸钴、乙酸钴、硝酸钴中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，在S1中，将溶液A和溶液B同时滴加到反应釜中进行共沉淀反应，在滴加溶液A和溶液B的过程中，用氨水调节体系的pH值为7-11；所述共沉淀反应在氮气氛围下进行，共沉淀反应的温度为35-55℃，时间为4-12h。
6.根据权利要求1-5中任一项所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，在S2中，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、氯化锂、氟化锂、磷酸锂、磷酸氢锂、磷酸二氢锂中的一种或多种的混合物；所述钇源为硝酸钇、氧化钇、乙酸钇中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，S3的具体工艺为：将S2中的混合物在空气或氧气氛围下，以3-5℃/min升温速率加热至400-550℃保温3-8h，研磨均匀后以3-5℃/min的升温速率加热至700-900℃保温10-16h，降至常温后研磨过筛得到所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料。
8.根据权利要求1-7中任一项所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述表面具有钇酸锂包覆层的锂离子电池高镍三元电极材料中，钇酸锂的质量为高镍三元电极材料质量的0.5-10wt％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂离子电池高镍三元正极材料的化学式为LiNixCoyMn1-x-yO2，其中0.5≤x＜1，0＜y≤0.5，0＜x+y＜1；所述镍钴锰前驱体为(NixCoyMn1-x-y)(OH)2、(NixCoyMn1-x-y)CO3、(NixCoyMn1-x-y)C2O4中的一种，其中0.5≤x＜1，0＜y≤0.5，0＜x+y＜1。
10.一种表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一项所述表面包覆钇酸锂的锂离子电池高镍三元正极材料的制备方法制备而成。
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