[發明專利]層狀鋰鎳系復合氧化物正極材料

在審

• 申請號: 201210138759.7
• 申請日: 2012-05-07
• 公開（公告）號: CN102683671A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 譚欣欣;柳娜;賴旭倫
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司;東莞新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，更具體的說，本發明涉及一種可用于改善高溫存儲特性的層狀鋰鎳系復合氧化物正極材料，以及采用層狀鋰鎳系復合氧化物正極材料的鋰離子電池。

背景技術

采用鋁塑復合薄膜作為外包裝的鋰離子電池具有高能量密度、良好的安全性能、大容量單體和理想的環保特性，且具有薄、輕和可具有任意形狀的優點，可以量身訂造以實現小型化、輕質化、空間最大利用化，因此對其作為筆記本電腦、移動電話、無線耳機、藍牙、MPx和手表等便攜式設備的電源的需求日益增長。此外，鋰離子電池也因為可以作為Scooter,xEV等電源而倍受矚目。

正極材料是制約鋰離子電池性價比的關鍵因素之一。目前，商業上廣泛使用的正極材料主要為LiCoO₂。但是，LiCoO₂正極材料實際比容量僅為140mAh/g左右，且資源缺乏、價格昂貴、對環境也不友好，因此其應用受到限制。

同LiCoO₂相比，層狀鋰鎳系復合氧化物具有以下優點：實際比容量高，鎳系正極材料具有與LiCoO₂相似的層狀結構，實際比容量可高達170~210mAh/g，明顯高于LiCoO₂；此外，鎳資源相對豐富、價格低廉、且對環境無污染，因此，近年來層狀鋰鎳系復合氧化物正極材料倍受關注。

但是，層狀鋰鎳系復合氧化物自身也存在一定的缺陷：具有較強的吸水性，漿料制備過程中容易發生凝膠，難以配制。尤其值得關注的是：結構中Li⁺和Ni²⁺容易發生混排，導致活性氧脫出時高價鎳離子容易溶入電解液，催化電解液的分解，使由鋰鎳系復合氧化物作為正極活性材料制成的鋰離子電池在高溫存儲時會產生大量的氣體，影響鋰離子電池的性能。對于采用鋁塑復合薄膜作為外包裝的鋰離子電池，因為外殼比較柔軟，所以產生的氣體將導致鋰離子電池的膨脹變形，帶來嚴重的安全隱患。

中國發明專利CN200680024740.2公開了一種通過合理控制放電至終止電壓時，含鎳的鋰復合氧化物中鋰(包括鋰雜質)與鋰以外的金屬的摩爾比r約為0.82~0.95，同時在電解液中加入含氟的磺酸酯化合物，使得鋰雜質（含鎳的鋰復合氧化物表面）與含氟的磺酸酯化合物反應而形成適當的鋰氧化物(LiF)被膜，被膜可有效抑制在高溫下非水電解液和正極活性材料之間的副反應，最終提高鋰離子電池在高溫下(45℃)的循環特性。

但是，上述方法存在以下兩個缺點：1)放電至終止電壓時，鋰與其他金屬的摩爾比r的表征繁瑣，操作過程容易帶來較大的誤差;2)r值不僅包括含鎳的鋰復合氧化物中鋰的量，也包含存在于其表面的鋰雜質，而生成的被膜(LiF)的厚度取決于表面鋰雜質含量的多少，決定著高溫存儲性能，如何在材料合成過程中有效控制并區分材料表層與晶格里層鋰的含量分布非常困難；同時，在貯存過程中容易導致晶格中的鋰脫出并在表面形成鋰雜質，因此難以有效地通過控制LiF被膜的厚度來改善高溫循環性能。

有鑒于此，確有必要提供一種可用于改善高溫存儲特性的層狀鋰鎳系復合氧化物正極材料，以及采用層狀鋰鎳系復合氧化物正極材料作為正極活性材料的鋰離子電池。

發明內容