[發(fā)明專利]層狀三元正極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010581629.1
• 申請(qǐng)日: 2010-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN102074700A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳敏;程林;梁奇;黃友元;陳春天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/505
• 分類號(hào): H01M4/505;H01M4/1391;H01M4/131
• 代理公司: 深圳市中知專利商標(biāo)代理有限公司 44101
• 代理人: 孫皓;林虹

1.一種層狀三元正極材料，其特征在于，所述層狀三元正極材料化學(xué)式為aLi₂MnO₃·(1-a)LiMn_(1-x-y)Ni_xCo_yO₂/M，式中0＜a＜1，0＜x＜1，0＜y＜1，M為Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、La₂O₃、ZnO或MgO，aLi₂MnO₃與(1-a)LiMn_(1-x-y)Ni_xCo_yO₂與M為物理復(fù)合，所述層狀三元正極材料具有R-3m空間群的層狀結(jié)構(gòu)，含有鎳鈷錳三種元素，具有球形、長(zhǎng)短軸比為1～5的近似球形、菱形、錐形、片狀、層狀或塊狀的微觀特征，其粒度為5～40μm，比表面積為0.2～10m²/g。

2.一種層狀三元正極材料的制備方法，包括步驟：

步驟一：采用制備具有球形化前驅(qū)體混合物；

步驟二：在燒結(jié)爐中燒結(jié)所述球形化前驅(qū)體混合物來合成aLi₂MnO₃·(1-a)LiMn_(1-x-y)Ni_xCo_yO₂正極材料，式中0＜a＜1，0＜x＜1，0＜y＜1；

步驟三：將含Al、Ti、Zr、La、Zn或Mg的有機(jī)鹽、無機(jī)鹽或有機(jī)酯化合物，充分溶解于有機(jī)溶劑中，然后加入步驟二的正極材料、充分?jǐn)嚢琛⒄舭l(fā)溶劑后放于烘箱中，物理復(fù)合獲得aLi₂MnO₃·(1-a)LiMn_(1-x-y)Ni_xCo_yO₂/M層狀三元正極材料，其中M為Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、La₂O₃、ZnO或MgO，所述層狀三元正極材料具有R-3m空間群的層狀結(jié)構(gòu)，含有鎳鈷錳三種元素，具有球形、長(zhǎng)短軸比為1～5的近似球形、菱形、錐形、片狀、層狀或塊狀的微觀特征，其粒度為5～40μm，比表面積為0.2～10m²/g。

3.依據(jù)權(quán)利要求2所述的層狀三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備具有球形化前驅(qū)體混合物采用共沉淀法，包括子步驟：

子步驟一：將堿液、鎳源化合物水溶液、錳源化合物水溶液、鈷源化合物水溶液、添加劑，以10～100L/h的流速同時(shí)加入到反應(yīng)釜中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，配制后溶液濃度為：堿液0.5～8mol/L、鎳元素的當(dāng)量濃度0.5～8mol/L、鈷元素的當(dāng)量濃度0.5～8mol/L，錳元素的當(dāng)量濃度0.5～8mol/L，添加劑為配制后溶液質(zhì)量的大于0至小于等于2wt％，沉淀反應(yīng)過程中，在溶液中逐漸形成納米級(jí)的一次顆粒，顆粒經(jīng)過長(zhǎng)大后逐漸團(tuán)聚為具有球型形貌的前軀體化合物，鎳鈷錳元素均勻分散于球型顆粒體內(nèi)；

子步驟二：將含鎳鈷錳的前驅(qū)體與鋰源化合物，按(鎳+鈷+錳)∶∶鋰的摩爾比(0.5～1)∶1，放入球磨機(jī)中混合均勻，得到前驅(qū)體混合物。

4.依據(jù)權(quán)利要求3所述的層狀三元正極材料的制備方法，其特征在于，在子步驟一中，所述堿液是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。所述鎳源化合物是硝酸鎳、醋酸鎳、草酸鎳、氯化鎳或硫酸鎳，所述鈷源化合物為硝酸鈷、醋酸鈷、草酸鈷、氯化鈷或硫酸鈷。錳源化合物是硝酸錳、醋酸錳、草酸錳、氯化錳或硫酸錳。所述添加劑為銨離子源、肼、甘氨酸、乙二醇、乙二胺、十二～十六烷基磺酸鈉或聚乙二醇。所述銨離子源是氨、氯化銨、碳酸銨或氟化銨。在子步驟二中，鋰源化合物為氫氧化鋰、碳酸鋰Li₂CO₃、醋酸鋰LiCH₃COO、氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰、碘化鋰、叔丁醇鋰、苯甲酸鋰、甲酸鋰、氟化鋰、鉻酸鋰、四水檸檬酸鋰、四氯鋁酸鋰、溴化鋰、四氟硼酸鋰或草酸鋰。