[發明專利]一種球形核殼結構復合型富鋰多元正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110393779.4
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102394297A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 王先友;楊秀康;劉黎;白艷松;舒洪波;魏啟亮;楊順毅
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種球形核殼結構復合型鋰離子電池富鋰多元正極材料，其通式表示為：Li_1+m[(Ni_xCo_yMn_1-x-y)_1-n(Ni_0.25Mn_0.75)_n]_1-mO₂，式中0＜x＜1，0＜y＜1，0＜n＜1，0.02≤m≤0.5。

2.根據權利要求1所述的球形核殼結構復合型富鋰多元正極材料，其特征在于：所述的球形核殼結構復合型富鋰多元正極材料的微觀結構是層狀LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂與Li₂MnO₃的復合結構。

3.根據權利要求1所述的一種球形核殼結構復合型富鋰多元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鎳鹽、鈷鹽、錳鹽配制成總金屬離子濃度為0.5-3.5mol/L的混合鹽溶液A，其中Ni∶Co∶Mn的摩爾比為x∶y∶1-x-y，其中0＜x＜1，0＜y＜1；將鎳鹽、錳鹽配制成總金屬離子濃度為0.5-3.5mol/L的混合鹽溶液B，其中Ni∶Mn的摩爾比為1∶3；

(2)分別配制濃度為0.5-10mol/L的堿溶液和濃度為0.1-10mol/L的氨水；

(3)采用共沉淀法，先將混合鹽溶液A、堿溶液、氨水通過恒流泵并流加入到反應釜中，控制反應釜內的攪拌速度為50-1500rpm，反應溫度為35-65℃，pH值為7.0-12.0之間，使之結晶沉淀生成球形內核[Ni_xCo_yMn_1-x-y](OH)₂或[Ni_xCo_yMn_1-x-y]CO₃；

(4)通過恒流泵將混合鹽溶液B、堿溶液、氨水并流加入到反應釜中，控制反應釜內的攪拌速度為50-1500rpm，反應溫度為35-65℃，pH值為7.0-12.0之間，使之在球形內核表面長成一層致密的[Ni_0.25Mn_0.75](OH)₂或[Ni_0.25Mn_0.75]CO₃外殼，得到核殼結構的前軀體[(Ni_xCo_yMn_1-x-y)_1-n(Ni_0.25Mn_0.75)_n](OH)₂或[(Ni_xCo_yMn_1-x-y)_1-n(Ni_0.25Mn_0.75)_n]CO₃；

(5)將前軀體進行過濾、洗滌、干燥，與鋰源化合物按鋰的摩爾數和Ni、Mn、Co總摩爾數之比為1+m∶1-m的比例均勻混合，其中0.02≤m≤0.5；在空氣氣氛下于400-600℃預燒4-10h，再升溫到750-1000℃，保溫6-20h，自然冷卻至室溫，得到球形核殼復合型富鋰多元正極材料。

4.根據權利要求3所述的球形核殼結構復合型富鋰多元正極材料的制備方法中，其特征在于：所述的鎳鹽是硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽、乙酸鹽中的一種或其混合鹽；鈷鹽是硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽、乙酸鹽中的一種或其混合鹽；錳鹽是硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽、乙酸鹽中的一種或其混合鹽。

5.根據權利要求3所述的球形核殼結構復合型富鋰多元正極材料的制備方法中，其特征在于：所述的共沉淀法是氫氧化物共沉淀法或碳酸鹽共沉淀法。

6.根據權利要求3所述的球形核殼結構復合型富鋰多元正極材料的制備方法中，其特征在于：所述的堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫氨中的一種或其混合物。

7.根據權利要求3所述的球形核殼結構復合型富鋰多元正極材料的制備方法中，其特征在于：所述的鋰源是碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰中的一種或其混合物。