[發明專利]硼摻雜的鋰離子電池富鋰正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310343984.9
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103413931A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 李彪;馬進;夏定國
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 周政

1.硼摻雜的鋰離子電池富鋰正極材料，其化學式為Li[Li_aMn_bCo_cNi_dB_x]O₂，a+b+c+d+x=1，a，b，x＞0，c≥0,d≥0,c+d＞0。

2.權利要求1所述的硼摻雜的鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

a.將具有鋰離子電池富鋰正極材料化學式中所示的化學計量比的錳鹽、鎳鹽和/或鈷鹽溶解在去離子水中，配制成濃度為0.5～1.5mol/L的鹽溶液；將NaOH和氨水溶解在去離子水中配制成混合堿溶液；

b.將上述混合堿溶液和鹽溶液分別勻速加入盛有去離子水的容器中，整個過程中的pH為10～12，溫度為50～70℃；

c.滴加完畢后靜置陳化8～16h，然后過濾洗滌沉淀，即得到材料的前驅體氫氧化物；

d.將上述前驅體氫氧化物配以超過化學計量比5%的鋰的化合物研磨，并在400-600℃預燒3-5h；

e.將預燒后的產物配加化學計量比的硼的化合物，研磨均勻，烘干后在800～900℃煅燒10～16h，即可得到目標產物。

3.如權利要求2所述的硼摻雜的鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述錳鹽選自硝酸錳、硫酸錳、氯化錳中的一種或多種；所述鎳鹽選自硝酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的一種或多種；所述鈷鹽選自硝酸鈷、硫酸鈷、氯化鈷中的一種或多種。

4.如權利要求2所述的硼摻雜的鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述混合堿溶液中NaOH的物質的量是錳鹽、鎳鹽和/或鈷鹽的總物質的量的兩倍；氨水的物質的量是NaOH物質的量的一半。

5.如權利要求2所述的硼摻雜的鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟b中，利用蠕動泵將上述混合堿溶液和鹽溶液分別勻速加入盛有去離子水的容器中，速度0.8-1.8ml/min。

6.如權利要求2所述的硼摻雜的鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟d中，所述鋰的化合物包括氫氧化鋰、碳酸鋰；步驟e中，所述硼的化合物包括三氧化二硼、硼酸和硼酸鋰。

7.權利要求1所述的硼摻雜的鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

a.直接將鋰離子電池富鋰正極材料通式中所示的化學計量比的錳鹽、鎳鹽和/或鈷鹽、鋰鹽、硼的化合物、乙二醇和檸檬酸全部溶解在去離子水中配制成溶膠；

b.真空狀態下將溶膠蒸干為凝膠；

c.將凝膠在120～150℃下真空干燥5～8h以上，研碎后首先在400～500℃煅燒3～6h，接著在800～900℃時煅燒10～16h，即得到目標產物。

8.如權利要求7所述的硼摻雜的鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述錳鹽選自醋酸錳、硝酸錳、硫酸錳、氯化錳中的一種或多種；所述鎳鹽選自醋酸鎳、硝酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的一種或多種；所述鈷鹽選自醋酸鈷、硝酸鈷、硫酸鈷、氯化鈷中的一種或多種；所述鋰鹽選自醋酸鋰、硝酸鋰、硫酸鋰、氯化鋰中的一種或多種；所述硼的化合物選自三氧化二硼、硼酸和硼酸鋰中的一種或多種。

9.如權利要求7所述的硼摻雜的鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述鋰鹽的物質的量超過正極材料化學式中所示的化學計量比的5%。

10.如權利要求7所述的硼摻雜的鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟b中，利用旋轉蒸發儀將溶膠蒸干，所述旋轉蒸發儀溫度設為80-100℃，轉速為50-60rpm。