[發明專利]一種高電壓高容量鋰離子電池正極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310593568.4
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103618081A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 李興翠;池田一崇;尹雄鴿;王文博;高林;周貴海
• 申請（專利權）人: 南通瑞翔新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高電壓高容量鋰離子電池正極材料，其特征在于：所述高電壓高容量鋰離子電池正極材料中含有鈷源物質、鋰源物質、摻雜劑M和包覆材料，其中Li：Co的摩爾比為0.95～1.2，摻雜劑M的摻量為0.01～10?wt%，包覆材料的總摻量為0.01～20?wt%；

根據權利要求1所述的一種高電壓高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述制備方法包括如下步驟：

A、將鈷源物質、鋰源物質、摻雜劑M按照一定的比例混合均勻，其中Li：Co的摩爾比為0.95～1.2，摻雜劑M的摻量為0.01～10?wt%；

B、將步驟A中混合均勻的物料進行燒結，燒結主溫度控制在500～1350℃，主溫區燒結時間為5～40h，整個燒結過程是在空氣或者氧氣氛圍下進行，通氣量控制范圍為2～30m³/h，將燒結后的物料經破碎、粉碎、分級、過篩等工藝處理，得到所需的鈷酸鋰半成品；

C、?將步驟B中處理好的鈷酸鋰半成品，在具有高沖擊力、高剪切力的設備下進行包覆，包覆層為物質N（化學式表示為：LiNi_xMn_yCo_zM′O₂，其中x+y+z=1）或物質N′?、鋰源物質和摻雜物M（其中，摻雜劑M的摻量為0～10?wt%）的混合物的一種或二種；

D、將步驟C處理后的物料進行二次燒結或二次以上燒結，燒結主溫度控制在400～1200℃，主溫區燒結時間為4～35h，整個燒結過程是在空氣或者氧氣氛圍下進行，通氣量控制范圍為2～30m³/h，將燒結后的物料經破碎、分散、除鐵、過篩等工藝處理，得到所需的成品；

E、當鈷酸鋰基材的包覆層為物質N（化學式表示為：LiNi_xMn_yCo_zM′O₂，其中x+y+z=1）時，經過步驟C包覆后的鈷酸鋰經分散、過篩、除鐵等工藝，即得到所需的鈷酸鋰成品。

2.根據權利要求2所述的一種高電壓高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟A中鈷源物質選自為四氧化三鈷、羥基氧化鈷、氫氧化鈷、碳酸鈷、草酸鈷和氧化鈷的一種或多種的混合物，D50在2～30μm之間。

3.根據權利要求2所述的一種高電壓高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟A中鋰源物質選自為氫氧化鋰、碳酸鋰、草酸鋰中的一種或多種的混合物。

4.根據權利要求2所述的一種高電壓高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟A中摻雜劑M和步驟C中的M′選自為第一過渡元素（Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn）、第二過渡元素（Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd）、堿土元素（Be、Mg、Ca、Sr、Ba）和稀土元素（La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）的氧化物、氫氧化物、金屬有機物、碳酸鹽、草酸鹽或與其他金屬元素的復合氧化物的一種或者多種的混合物。

5.根據權利要求2所述的一種高電壓高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟C和E中的M′摻量為0～10?wt%。

6.根據權利要求2所述的一種高電壓高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述摻雜后的鈷酸鋰的D50應控制在3～30μm。

7.根據權利要求2所述的一種高電壓高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述包覆材料的摻量控制在0.01～20?wt%，包覆層所用材料的D50在0.01～5μm之間。

8.根據權利要求2所述的一種高電壓高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述包覆層所用的物質N′為Ni_xCo_yMn_z（x+y+z=1）或者單獨的Ni或Co或Mn的氫氧化物、氧化物、氯化物、氟化物、有機金屬物、羥基氧化物、碳酸鹽或者草酸鹽中的一種或者多種，其中，Ni的摻量為0～20?wt%，Mn的摻量為0～20?wt%，Co的摻量為0～20?wt%，且包覆材料的總摻量應控制在0.01～20?wt%之間。

9.根據權利要求2所述的高電壓高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述包覆材料為物質N′?與鋰源物質的混合物時，Li與金屬元素（Ni、Co、Mn）的摩爾比為0.95～1.2。