[發明專利]高能量密度鋰離子電池氧化物正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210211960.3
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN103515606A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 畢玉敬;王德宇;黎軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/48;H01M10/0525
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 雷芳;趙向輝

1.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料包括正極材料主體和位于正極材料主體表面的包覆層，

其中，包覆層材料為Al₂O₃、ZrO₂、MgO、SiO₂、ZnO₂、TiO₂、Y₃O₄、LiAlO₂中的一種或其組合；

所述正極材料主體包括殼層和位于殼層內的核心，其中，核心材料為Li_1+x[Ni_1-y-zCo_yMn_z]O₂，其中，-0.1≤x≤0.2，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，0≤y+z≤0.7；殼層材料為Li_1+a[Co_1-bX_b]O₂，其中，-0.1≤a≤0.2，0≤b≤0.5，X為Al、Mg、Cu、Zr、Ti、Cr、V、Fe、Mn、Ni中的一種或其組合；或

所述正極材料主體為Li_1+x[Ni_1-y-zCo_yMn_z]O₂和LiCoO₂的混合物，其中-0.1≤x≤0.2，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，0≤y+z≤0.7。

2.如權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述核心材料和所述殼層材料的晶格結構均為α-NaFeO₂型，空間群均為R-3m。

3.如權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述殼層厚度與所述正極材料顆粒半徑的比例為0.005-0.5；和/或

所述包覆層的厚度為0.2~50nm。

4.如權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述核心材料中Ni含量大于所述殼層材料中Ni含量，所述核心材料中Co含量小于所述殼層材料中Co含量。

5.如權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述核心由0.1-5μm的晶粒構成，所述殼層由0.1~5μm的晶粒構成。

6.如權利要求1~5任一項所述的正極材料的制備方法，其特征在于，包括步驟：

(a)在Ni_1-y-zCo_yMn_z(OH)₂表面沉降Co的氫氧化物，或X和Co的氫氧化物，得到核殼前驅體；

(b)將所述核殼前驅體與鋰源按照1-1.2的摩爾比混合后燒結；

(c)在燒結后的樣品的表面沉降金屬M的氫氧化物；

(d)在200-1000℃燒結0.5-24小時，得到所述正極材料，

其中，0≤y≤1.0，0≤z≤1.0，0≤y+z≤1；0≤b≤1.0，X、M獨立地選自為Al、Mg、Cu、Zr、Ti、Cr、V、Fe、Mn、Ni、Y、Zn中的一種或其組合。

7.如權利要求1所述的正極材料的制備方法，其特征在于，包括步驟：

(a)在Ni_1-y-zCo_yMn_z(OH)₂與Co₃O₄混合，得到核殼前驅體；

(b)將所述核殼前驅體與鋰源按照1-1.2的摩爾比混合后燒結；

(c)在燒結后的樣品的表面沉降金屬M的氫氧化物；

(d)在200-1000℃燒結0.5-24小時，得到所述正極材料，

其中，0≤y≤1.0，0≤z≤1.0，0≤y+z≤1；0≤b≤1.0，X、M獨立地選自為Al、Mg、Cu、Zr、Ti、Cr、V、Fe、Mn、Ni、Y、Zn中的一種或其組合。

8.如權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步驟(c)中，將燒結后的樣品置于緩沖溶液中，加入所述金屬M的鹽溶液，調節pH至堿性，在所述燒結后的樣品的表面沉降金屬M的氫氧化物。