[發明專利]一種正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 200910238963.4
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN102117910A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 李陽;先雪峰
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，具體涉及一種正極材料的制備方法。

背景技術

為了改善正極材料的各項性能，研究發現通過摻雜其它金屬離子可以改善正極材料的晶形結構，從而改變正極材料的某些性質。有報道指出，摻雜鋁可以降低正極材料的阻抗，阻止正極材料結構的蛻變，提高正極材料的放電比容量；并且還可以提高正極材料的高溫性能以及壽命。例如鋁摻雜正極材料NCA材料(鋰-鎳-鈷-鋁二氧化物)是繼鋰鈷氧與NCM之后，已經作為商業使用的正極材料。其無高溫缺陷，表現為高溫(55℃)容量發揮好和高溫(55℃)循環好；其還具有超長循環壽命，在充放電制度為4.0～2.75V情況下，1000次循環后容量保持超過80％。

目前，現有技術中摻鋁正極材料的制備方法一般為：正極材料前驅體(正極材料對應的氫氧化物)，再按照化學劑量比加入LiOH、Al₂O₃球磨，然后燒結得到摻鋁正極材料。但是這種方法由于采用干式球磨，鋁不能夠均勻地摻雜到制備的正極材料中。

后來有文獻報道：在球磨時加入無水乙醇作為溶劑濕法球磨，濕法球磨可以改善鋁的均勻摻雜。但是制備出正極材料仍然比容量低，循環性能差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：現有技術中摻鋁正極材料的制備方法，制備出的正極材料比容量低、循環性能差。從而提供了一種比容量高、循環性能好的正極材料的制備方法。

一種正極材料的制備方法，將正極材料前驅體、鋰源、Al₂O₃和溶劑加入到球磨機中，在氧氣氣氛下球磨；然后將球磨后的產物燒結；其中，所述正極材料前驅體的通式為M(OH)₂，M選自Ni、Co和Mn中的一種或幾種；所述溶劑包括全氟溶劑。

本發明所提供的正極材料的制備方法，制備的正極材料比容量高、循環性能好。并且該方法環保安全，簡單易操作。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的正極材料掃描電鏡(SEM)圖。

具體實施方式

一種正極材料的制備方法，將正極材料前驅體、鋰源、Al₂O₃和溶劑加入到球磨機中，在氧氣氣氛下球磨；然后將球磨后的產物燒結；其中，所述正極材料前驅體的通式為M(OH)₂，M選自Ni、Co和Mn中的一種或幾種；所述溶劑包括全氟溶劑。

其中，正極材料前驅體可以通過自己制備來得到，也可以通過商購得到。自己制備優選共沉淀法。

本發明中正極材料前驅體的D₅₀優選為8～15μm。

鋰源亦為本領域技術人員所公知的，例如氫氧化鋰，氧化鋰，碳酸鋰等。本發明優選氫氧化鋰。

本發明所采用的Al₂O₃的平均粒徑優選為50～5000nm，更優選100～500nm。

全氟溶劑為本領域技術人員所公知的，一般為碳原子上的氫原子全部被氟原子取代的烷烴、醚和胺。例如全氟環醚、全氟三乙胺、全氟煤油、全氟雙吡啶、全氟2-丁基四氫呋喃、全氟甲基環己烷、全氟甲苯、全氟己烷，全氟庚烷等。

本發明優選全氟雙吡啶、全氟己烷和全氟庚烷中一種或幾種。

全氟溶劑和正極材料前驅體的摩爾比優選為1∶10～1∶100，更優選為1∶80。

本發明溶劑還包括無水乙醇。由于全氟溶劑的價格較貴，而球磨時使用的溶劑的量較多，才能保持較好的球磨效果。本發明可以通過無水乙醇的加入，來減少全氟溶劑的用量。

本發明中，正極材料前驅體：Al₂O₃的摩爾比例優選為1∶0.025～1∶0.05。

本發明的球磨是在氧氣氣氛下進行的，優選氧分壓為0.12～0.2MPa。這樣更有利于氧氣的溶解。

本發明優選球磨的操作如下：在滾筒球磨機中采用不同粒徑的磨球球磨：大球的直徑為2～4cm，中球的直徑為1～1.9cm，小球的直徑為0.1～0.5cm，其中三種磨球的質量比為大球∶中球∶小球＝1∶3∶2。球磨時，正極材料前驅體與磨球的質量比為1∶0.5～1∶2。球磨的轉速優選為20～50rad/s，球磨時間優選2～5h。

將球磨后的產物送入燒結爐中燒結。

本發明優選在球磨之后燒結之前，還包括將球磨之后的產物在80～120℃干燥1～2h。

燒結操作亦為本領域技術人員所公知的操作。

本發明優選采用多段恒溫燒結。即先在480～520℃恒溫燒結3～4h，后在760～800℃恒溫燒結14～18h。