[發明專利]用于鋰離子電池的層狀鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201310519343.4
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103531779A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 劉悉承;許文湘;程沖
• 申請（專利權）人: 重慶特瑞電池材料股份有限公司
• 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

1.一種用于鋰離子電池的層狀鎳鈷錳酸鋰正極材料，其特征是，其化學式為{Li?(Co_xNi_yMn_zAl_aMg_bTi_cZr_d)O₂-kLiCoO₂}-pM_mO_n，其中，x、y、z、a、b、c、d為相應元素的摩爾數，且0<x<1,?0<y<1，0<z<1；a、b、c、d中至少有2個為大于零而小于0.2的數，并滿足x+y+z+a+b+c+d=1；0.001≤k≤0.4，M_mO_n是Al₂O₃、MgO、TiO₂、ZrO₂、ZnO、CaO、B₂O₃的一種或者幾種的組合，p是包覆氧化物重量對鋰金屬氧化物重量的比例，0.0005≤p≤0.02。

2.一種如權利要求1所述的用于鋰離子電池的層狀鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征是，包括如下步驟：

（1）將Al、Mg、Ti或Zr的鹽溶液中的至少二種與Co、?Ni及Mn的硫酸鹽溶液均勻混合后，與含氨1%~15%（重量比）的一定量的氫氧化鈉或氫氧化鋰溶液，在控制pH值在9.5~11.5的條件下實現共沉淀反應，生成金屬原子分布均勻的中間體A：

(Co_xNi_yMn_zAl_aMg_bTi_cZr_d)(OH)₂

其中，0<x<1,?0<y<1，0<z<1?;??a、b、c、d中至少有2個為大于零而小于0.2的數，并且滿足x+y+z+a+b+c+d=1；

（2）將Co的硫酸鹽溶液與含氨1%~15%（重量比）的一定量的氫氧化鈉或氫氧化鋰溶液，在控制pH值在8.5~12及攪拌的條件下加入到中間體A的水溶液中實現沉淀反應，在中間體A表面沉淀氫氧化鈷，過濾、洗滌、烘干得到中間體B：

(Co_xNi_yMn_zAl_aMg_bTi_cZr_d)(OH)₂-?kCo(OH)2

其中：0.001≤k≤0.4；

（3）將中間體B與等量的鋰鹽進行濕混合研磨，然后在80~120℃下烘烤2~4小時后裝入匣缽，400~850?℃燒結3~20小時，粉碎混合后在700-1200℃下再燒結4~26小時后形成半成品C：

Li?(Co_xNi_yMn_zAl_aMg_bTi_cZr_d)O₂-kLiCoO₂

（4）將一定量的?Al、Mg、Ti、Zr、Zn、Ca或B的鹽溶液中一種或者幾種與含氨1%~15%（重量比）的一定量的氫氧化鈉或氫氧化鋰溶液，在控制pH值在8~11及攪拌的條件下共同加入水中，生成氫氧化物的懸浮液，再將等水重量的半成品C加入懸浮液中攪拌1~10小時，過濾、洗滌，然后在80~120℃下烘烤2~4小時后裝入匣缽，200-1000?℃燒結3~10小時，破碎后得到表面包覆氧化物的成品D：

{Li?(Co_xNi_yMn_zAl_aMg_bTi_cZr_d)O₂-kLiCoO₂}-pM_mO_n

其中p為包覆氧化物M_mO_n重量對鋰金屬氧化物重量的比例，滿足0.0005≤p≤0.02，所述包覆氧化物M_mO_n是Al₂O₃，MgO，TiO₂，ZrO₂，ZnO，CaO，B₂O₃的一種或者幾種的組合。