[發明專利]一種摻雜金屬元素的鋰鎳鈷錳氧/氧化錫復合正極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110322064.X
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102332585A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 譚強強;邱琳琳
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/48
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳慧珍

1.一種摻雜金屬元素的鋰鎳鈷錳氧/氧化錫復合正極材料，其特征在于，所述鋰鎳鈷錳氧/氧化錫化學表達式為：LiNi_xCo_yMn_zR_zO₂/SnO₂，其中，0.1≤x≤0.7，0.1≤y≤0.7，0.1≤z≤0.7，0.001≤z′≤0.2，所述x+y+z+z′＝1。

2.如權利要求1所述復合正極材料，其特征在于，優選0.15≤x≤0.6，0.15≤y≤0.6，0.15≤z≤0.6，0.005≤z′≤0.15，所述x+y+z+z′＝1；

進一步優選，0.15≤x≤0.5，0.15≤y≤0.5，0.15≤z≤0.5，0.005≤z′≤0.15，所述x+y+z+z′＝1；

特別優選，0.2≤x≤0.4，0.2≤y≤0.4，0.2≤z≤0.4，0.005≤z′≤0.1，所述x+y+z+z′＝1。

3.如權利要求1或2所述復合正極材料，其特征在于，所述摻雜金屬元素為鈦、鋁、鎂、銅、鋯、硅、鉻、鑭、鉬、鍶、鎢、釩、鋇、鍺、銦、鉭、錫或稀土元素中的任一種或其組合，優選為鈦、鋁、鎂、銅、鋯、硅、鉻、鑭、鉬、鍶、鎢、釩、鋇、錫中的任一種或其組合，進一步優選為鈦、鋁、鎂、銅、鋯、硅、鉻、鑭、鉬、鍶、鎢、錫中的任一種或其組合，特別優選為鈦、鋁、鎂、銅、鋯、硅、鉻中的任一種或其組合。

4.一種如權利要求1-3之一所述摻雜金屬元素的鋰鎳鈷錳氧/氧化錫復合正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鎳、鈷、錳的化合物，鋰鹽和摻雜金屬化合物進行混合，再將得到的混合物進行高溫固相反應，得到摻雜金屬元素的鋰鎳鈷錳氧復合正極材料；

(2)將步驟(1)得到的摻雜金屬元素的鋰鎳鈷錳氧復合正極材料和錫金屬化合物進行混合后再進行高溫固相反應，得到摻雜金屬元素的鋰鎳鈷錳氧/氧化錫復合正極材料。

5.如權利要求4所述方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將鎳、鈷、錳的化合物，鋰鹽和摻雜金屬化合物混合，將混勻后的物料干燥，升溫至500℃～1300℃并保溫3h以上進行高溫固相反應，冷卻，制得摻雜金屬元素的鋰鎳鈷錳氧復合正極材料；

(2)將75wt％～99wt％摻雜金屬元素的鋰鎳鈷錳氧復合正極材料與1wt％～25wt％錫金屬化合物混合，將混勻后的物料干燥后，升溫至500℃～1300℃，保溫2h以上進行高溫固相反應，冷卻，制得摻雜金屬元素的鋰鎳鈷錳氧/氧化錫復合正極材料。

6.如權利要求4或5所述方法，其特征在于，步驟(1)中所述混合之后干燥之前優選進行球磨；

優選地，步驟(1)中所述球磨具體為加入混磨介質進行球磨；

優選地，步驟(1)中所述球磨速度為100rpm以上，進一步優選為200rpm以上，特別優選為200rpm～500rpm；優選所述球磨時間為8h以上，進一步優選為12h以上，特別優選為12h～24h；

優選地，步驟(1)中，所述加入混磨介質的混合物的固含量為50％～90％，特別優選為60％～80％；

優選地，步驟(1)中，所述干燥為烘干，進一步優選為在40℃～120℃烘干，更優選為在40℃～100℃烘干，特別優選為在60℃～70℃烘干。

7.如權利要求4-6任一項所述方法，其特征在于，步驟(1)中，所述升溫速率優選為2℃/min以上，進一步優選為5℃/min以上，特別優選為5℃/min～10℃/min；

優選地，步驟(1)中，所述高溫固相反應溫度為600℃～1200℃，更優選為700℃～1100℃，特別優選為800℃～1050℃；

優選地，步驟(1)中，所述高溫固相反應時間為5h以上，進一步優選為5h～25h，特別優選為5h～20h；

優選地，步驟(1)中，所述冷卻為自然冷卻，進一步優選為自然冷卻至室溫；

優選地，步驟(1)中，所述摻雜金屬元素的鋰鎳鈷錳氧復合正極材料中，鋰的摩爾數約等于摻雜金屬元素、鎳、鈷、錳總摩爾數。