[發明專利]氧化物固溶體及其制備方法以及鋰離子電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210117623.8
• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN102627332A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 應皆榮;劉傳龍;劉世琦
• 申請（專利權）人: 湖北萬潤新能源科技發展有限公司;寧波工程學院
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04;C01G53/04;C01G45/02;H01M4/48;H01M4/505
• 代理公司: 深圳市嘉宏博知識產權代理事務所 44273
• 代理人: 楊敏

1.一種氧化物固溶體，其特征在于：所述氧化物固溶體含有以原子級均勻分布的鎳、鈷和錳三種元素，其中鎳為+2價，鈷為+2價和+3價，錳為+3價；所述氧化物固溶體中鎳、鈷、錳三種元素的摩爾百分比為含鎳0-50%?，含鈷0-50%，含錳?30-75%；所述鈷的含量中+2價鈷和+3價鈷各占一半。

2.如權利要求1所述的氧化物固溶體的制備方法，是在草酸或草酸鹽水溶液中，加入鎳鹽和鈷鹽兩者中的至少一種與錳鹽的混合水溶液，攪拌反應生成草酸鎳錳或草酸鈷錳或草酸鎳鈷錳共沉淀；再經固液分離、洗滌、烘干后在空氣氣氛中煅燒，分解制得所述氧化物固溶體。

3.如權利要求2所述的氧化物固溶體的制備方法，其具體步驟如下：

a、配制草酸或草酸鹽水溶液；

b、配制鎳鹽和鈷鹽兩者中的至少一種與錳鹽混合的水溶液；

c、將上述配制好的草酸或草酸鹽水溶液置于帶攪拌的反應器中，強烈攪拌，以一定流量向反應器中輸入鎳鹽、鈷鹽、錳鹽混合水溶液；通過恒溫水浴，控制調節反應器內反應液的溫度并保持在39-98℃范圍內恒定；加料完成，繼續攪拌陳化，生成草酸鎳錳或草酸鈷錳或草酸鎳鈷錳前驅體；

d、將上步所得物料轉入固液分離器中進行固液分離，用去離子水洗滌固液分離所得的固體產物，直至用BaCl₂溶液檢測不出洗滌水中的SO₄^2-，或用AgNO₃溶液檢測不出洗滌水中的Cl^-為止；洗滌后的產物80℃干燥得到草酸鎳錳或草酸鈷錳或草酸鎳鈷錳粉體；

e、將草酸鎳錳或草酸鈷錳或草酸鎳鈷錳粉體置于剛玉坩堝中，在空氣氣氛馬福爐中350-900℃煅燒1-36小時，分解制得氧化物固溶體。

4.如權利要求2或3所述的氧化物固溶體的制備方法，其特征在于：所述草酸鹽為草酸銨、草酸鈉和草酸鉀中的至少一種。

5.如權利要求2或3所述的氧化物固溶體的制備方法，其特征在于：所述鎳鹽為硫酸鎳、氯化鎳和硝酸鎳中的至少一種。

6.如權利要求2或3所述的氧化物固溶體的制備方法，其特征在于：所述鈷鹽為硫酸鈷、氯化鈷和硝酸鈷中的至少一種。

7.如權利要求2或3所述的氧化物固溶體的制備方法，其特征在于：所述錳鹽為硫酸錳、氯化錳和硝酸錳中的至少一種。

8.如權利要求2或3所述的氧化物固溶體的制備方法，其特征在于：所述草酸或草酸鹽水溶液中草酸根的濃度為0.1-1.5摩爾/升，鎳鹽、鈷鹽、錳鹽混合水溶液中鎳、鈷、錳離子的總濃度為0.1-1.5摩爾/升。

9.一種鋰離子電池正極材料，其特征在于：所述正極材料為層狀結構氧化物正極材料，以氧化物固溶體為前驅體制得，所述氧化物固溶體含有以原子級均勻分布的鎳、鈷和錳三種元素，其中鎳為+2價，鈷為+2價和+3價，錳為+3價；所述氧化物固溶體中鎳、鈷、錳三種元素的摩爾百分比為含鎳0-50%?，含鈷0-50%，含錳?30-75%；所述鈷的含量中+2價鈷和+3價鈷各占一半。

10.如權利要求9所述的鋰離子電池正極材料，其特征在于：所述氧化物正極材料為三元鎳鈷錳酸鋰。

11.如權利要求10所述的鋰離子電池正極材料，其特征在于：所述氧化物正極材料為富鋰錳酸鋰固溶體。

12.如權利要求9所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，是以氧化物固溶體為前驅體與鋰鹽和研磨介質按一定配比混合研磨、烘干，在空氣氣氛馬福爐中800-1050℃高溫焙燒2-36小時，制得鋰離子電池層狀結構氧化物正極材料。

13.如權利要求12所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述鋰鹽為碳酸鋰和氫氧化鋰中的至少一種。

14.根據權利要求12所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述研磨介質為無離子水、甲醇、乙醇、異丙醇和丙酮中的至少一種。