[發明專利]一種金屬摻雜三元材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210430802.7
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102956882A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 靳素芳
• 申請（專利權）人: 彩虹集團公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，尤其是一種金屬摻雜三元材料及其制備方法。

背景技術

三元材料結構穩定，循環性能好，安全，實際放電容量較高，可達160mAh/g以上，但此材料的大倍率性能和大電流密度下的循環性能并不理想。這可能是因為鋰離子的半徑和鎳離子半徑相近，引起陽離子混排，進而影響其電化學性能。

摻雜是改善LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂大倍率放電性能的方法之一。G.H.Kim等用Mg、F分別取代Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂中的Mn和O，材料的結晶性、振實密度以及高壓下電化學性能都比純相有了較大提高。Rui?Guo等制得Ag包覆的Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂材料，該材料在2.8-4.4V范圍內以20mA/g電流充放電，比容量可達169mAh/g，循環50周后放電比容量仍可達143mAh/g，性能明顯好于純相材料。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種金屬摻雜三元材料，采用該方法制備的材料導電性和循環性能有很大改善，尤其提高了材料的倍率性能和高溫性能，并且材料的振實密度較高，粒徑較小；

本發明的目的之二是提供一種上述材料的制備方法。

一種金屬摻雜三元材料，其特別之處在于：化學表達式為Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂或者Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xMo_xO₂，其中0.005≤x≤0.05。

一種上述金屬摻雜三元材料的制備方法，其特別之處在于，包括如下步驟：

(1)稱取摩爾比為1：1：1的NiSO₄、CoSO₄、MnSO₄混合后充分溶解在水中，然后稱量與上述三種金屬鹽之和相同物質的量的Na₂CO₃；

(2)將步驟(1)得到的溶液滴加到不斷攪拌的飽和Na₂CO₃水溶液中，控制溫度在50-80℃，然后對所得到的液體陳化24h后用純凈水洗滌、過濾、干燥即得到前驅體(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)CO₃；

(3)將得到的前驅體(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)CO₃，與LiOH·H₂O，(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O即四水合仲鉬酸銨，按照(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)CO₃∶LiOH·H₂O∶(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O=1-x∶1∶x/7的摩爾比充分混合均勻；

(4)首先在300-600℃煅燒5-8h，之后取出粉末并壓制成塊繼續煅燒，溫度800-950℃，時間13-19h，即得到Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xMo_xO₂。

步驟(2)的滴加過程中用飽和NH₃·H₂O控制pH值為5-6。

本發明制備的三元材料具有小電流下放電比容量較高，大電流下的放電比容量衰減較小的優點，并且此方法合成的材料晶型較好，粒徑均勻。

附圖說明