[發明專利]鋰離子電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310087193.4
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN104064744A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 張新龍;王梁梁;陳亮;劉奇
• 申請（專利權）人: 南通瑞翔新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種改進的鋰離子電池正極材料，尤其是加有鋁化物的錳酸鋰或鈷酸鋰鋰離子正極材料。

背景技術

鋰離子電池是一種新興電源，它具有電壓高、容量大、安全及環保等諸多有點，因此在二次電池領域受到廣泛應用。目前鋰離子電池的正極材料應用最為普遍的是鈷酸鋰、錳酸鋰，鈷酸鋰有高容量特性、低安全性，錳酸鋰有高安全性但其容量低，鈷酸鋰克容量能達到160mAh/g，錳酸鋰的克容量則只有130mAh/g，如何提高鈷酸鋰的安全性能以及提高錳酸鋰的克容量性能是當前技術革新的重點。

發明內容

發明目的：本發明為了克服上述已有技術的缺點和不足，提供一種安全性能好的鈷酸鋰、高容量性能的錳酸鋰的制備方法，使制備出來的鈷酸鋰、錳酸鋰具有良好的安全性能、較高的容量性能，從而提高鋰離子電池電化學性能，提高電池的質量。

本發明提供了一種優異的鈷酸鋰、錳酸鋰制備方法，通過控制合成工藝，首先合成一種高密度球形鈷鋁或錳鋁前驅體，再把此前驅體按一定比例與碳酸鋰或者氫氧化鋰混合后煅燒，獲得高密度含鋁鈷酸鋰或者錳酸鋰，該法工藝簡單，容易實現工藝化，并且合成的含鋁鈷酸鋰、錳酸鋰顯示更好的特性，與以往的鈷酸鋰、錳酸鋰比較，顯著地提高了電池的質量。

技術方案：一種鋰離子電池正極材料，包括錳酸鋰或鈷酸鋰，其特征在于：所述鈷酸鋰、錳酸鋰中外加有0.5-5％wt的鋁化合物。

作為優化：所述鋁化合物外加量為0.5～5％wt，是本發明試驗所得優化區間，并非數學精確值；但加入量過低，則改善效果不夠明顯，加入量過高，又會導致活性物質含量降低，質量能量比下降，造成電池容量減小。本發明更好外加量為1-2％wt。

作為優化：所述鋁化合物為醋酸鋁、硝酸鋁，氧化鋁、硫酸鋁、氫氧化鋁中一種或二種及以上混合，本發明較好采用醋酸鋁，采用氧化鋁不易引入影響正極材料的雜質元素，更有利于改善正極材料性能。

作為優化：所述鋁化合物在制備鈷酸鋰過程中加入，有利于兩種材料的原子結合。

作為優化：所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，按如下步驟進行：

1)用純水將工業級的堿性沉淀劑、絡合劑配成堿性沉淀劑濃度為4M～10M、絡合劑濃度為2M～6M的溶液；

2)用純水分別將工業級的鈷鹽或者錳鹽配制成金屬濃度為的溶液；

3)用純水將工業級的鋁鹽配制成鋁鹽濃度為0.1M～6M的溶液；

4)開啟反應釜的攪拌，投入2L的去離子水做底水，并將底水加熱到30℃～50℃。按a∶b＝1∶0.5～2，將a、b兩種溶液并流到反應釜中，控制PH值9～13.5，同時按一定比例加入c溶液，反應生成的漿料溢流在另一個容器中陳化4～10小時即可；

5)然后過濾d項的沉淀，并用濾餅的4～15倍重量的純水洗滌3～6次，指導洗水電導率小于200μS/cm，然后過濾，濾餅在120～200℃的烘箱中干燥4～10小時即可；

6)取e項的烘干粉末1份、碳酸鋰0.45～0.55份，放入混合機中充分混合后，在900℃～1000℃溫度下煅燒5～10小時，即可得到含鋁鈷酸鋰或者錳酸鋰。

作為優化：所述的鈷鹽或者錳鹽為氯化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷、硫酸錳、硝酸錳、氯化錳中的一種或幾種。

作為優化：所述的堿性沉淀劑為碳酸銨、碳酸氫銨中的一種或幾種。

作為優化：所述的絡合劑為草酸、檸檬酸、EDTA、氨水中的一種或幾種。

有益效果：本發明在鈷酸鋰正極材料中加入鋁化合物，避免過量的鋰離子進入負極，從根本上杜絕了安全隱患，解決了鈷酸鋰鋰離子電池頭痛的安全問題，提高了電池的安全性，顯著提高了錳酸鋰的導電性能，提高了電池的使用壽命，具有良好的安全性能及高的容量特性。本發明是用一種高密度、晶形結構完整的含鋁前驅體煅燒而成，此工藝簡單、成本低，容易工業化，采用特殊的沉淀工藝，制備一種含鋁鈷、錳前驅體，可有效的控制產品的粒度、密度使形狀為球形顆粒，洗滌效果好，用此前驅體很容易制備本發明的含鋁鈷酸鋰或者錳酸鋰。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細闡述。

實施例1：