[發明專利]一種三元正極材料及其生產方法

有效

• 申請號: 201110086572.2
• 申請日: 2011-04-07
• 公開（公告）號: CN102169990A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 李維;蔣慶來;劉宏兵;齊士博;陳杰
• 申請（專利權）人: 先進儲能材料國家工程研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505;H01M4/485;H01M4/1391
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 李西寶

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極材料及其生產方法，尤其是涉及一種鎳、鈷、錳三元正極材料及其生產方法。

背景技術

在現有的二次電池體系中，無論從發展空間，還是從壽命、比能量、工作電壓和自放電率等技術指標來看，鋰離子電池都是當前最有競爭力的二次電池。目前鋰離子電池采用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元正極材料等。三元正極材料具有比容量高、熱穩定性好、價格低廉等優點，是鋰離子電池生產能替代鈷酸鋰材料中最具潛力的一種電池正極材料，在電動車、電動工具等動力領域具有很好應用前景。目前鎳、鈷、錳三元正極材料雖然克容量高，但振實密度低，體積比容量小，再加上多組元過渡金屬增加了合成過程中化學成分均勻性的難度。因此，制備高性能，高振實密度鎳、鈷、錳三元正極材料成為該體系正極材料的產業化的技術關鍵。目前，三元系正極材料的生產廣泛采用共沉淀技術先制備出組分均勻的具有球形形貌的(Ni,Co,Mn)(OH)₂氫氧化物前軀體，再與鋰鹽混合后經高溫固相反應制備出Li(NiCoMn)O₂正極材料。

公開號為CN101447566A，名稱為《一種層狀-尖晶石共生結構鋰離子電池正極材料的制備方法》的專利，公開了一種鎳鈷錳三元材料的生產方法，包括以下步驟：a、用化學沉淀法合成尖晶石結構錳酸鋰的前軀體Mn(OH)₂顆粒；b、以步驟a形成的Mn(OH)₂顆粒為成核劑，用化學共沉淀法合成鎳鈷錳三元材料前軀體(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)(OH)₂顆粒，在三元材料前軀體沉淀過程中，步驟a形成的Mn(OH)₂顆粒逐步被所述(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)(OH)₂顆粒包裹；c、將反應溶液瀉出，陳化，洗滌去除沉淀物中的雜質，干燥，得到具有殼核結構特征的鎳鈷錳混合氫氧化物球形顆粒；d、將步驟c制得的鎳鈷錳混合氫氧化物顆粒與鋰化合物混合均勻，經850-900℃煅燒10-14小時，冷卻，破碎分級即得到具有層狀-尖晶石共生結構的鋰離子電池正極材料。

公開號為CN101944602A，名稱為《一種納米三元復合鋰離子電池正極材料的制備方法》的專利，公開了一種鎳鈷錳三元材料的生產方法，包括以下步驟：1)將可溶性Li、Ni、Co、Mn化合物按1∶x∶y∶z的摩爾比分別溶于去離子水中，將四種溶液混合并充分攪拌得到均勻混合溶液，其中，0≤x≤0.5，0.2≤y≤0.6，0≤z≤0.5，x+y+z＝1；2)在混合溶液中加入檸檬酸作為金屬離子螯合劑；3)將所述混合溶液移入水浴鍋中加熱，充分反應并形成溶膠，所得溶膠經真空干燥后在空氣中經高溫燒結即得到分子式為LiNi_xCo_yMn_zO₂的正極材料。

以上方法生產的鎳鈷錳三元材料存在的缺點除了產物密度低、加工性能不好外，就是液相法制備前軀體工藝流程復雜，且反應產生廢水對環境造成污染，廢水處理成本很高，經濟效益差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種三元正極材料，該材料具有更高的密度和充放電性能。