[發明專利]一種高容量動力型富鎳鋰離子電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310658516.0
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103606671A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 唐澤勛;王志興;李旭;袁榮忠;蔣湘康;彭文杰
• 申請（專利權）人: 湖南杉杉新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;許伯嚴

1.?一種高容量動力型富鎳鋰離子電池正極材料，其特征在于，分子式為Li_aNi_1-x(MM’)_xO₂·M’’O，其中a=0.9-1.2，0≤x≤0.70，M為Co、Mn、Al中的至少一種；M’為Co、Al、V、Mn、Zr、Mg、Ti、Cr、Zr、La、Ce、Pr、Nd、Nb、Mo、Y、Sr、Ba、B、Sr、Sn、Ta中的至少一種；M’’O為包覆層，M’’包括Co和Al。

2.根據權利要求1所述的高容量動力型富鎳鋰離子電池正極材料，其特征在于，M’’為Co?、Al和Li或/和P。

3.根據權利要求1所述的高容量動力型富鎳鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述包覆層為LiCoO₂、Co₃O₄、CoO、Co₂O₃、Al₂O₃、Li₃PO₄、AlPO₄、LiCoAlO₂、LiAlO₂中的至少一種。

4.一種制備如權利要求1－3之一所述高容量動力型富鎳鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）按摩爾比Li/(M+M’+Ni）=0.9－1.2稱取富鎳多元材料前驅體Ni_1-xM_x(OH)₂、鋰原料、添加劑M’的氧化物或氫氧化物，然后在混料設備中混合15-300min，再將混合物在空氣、氧氣或氮氣氣氛中，經500-1100℃高溫燒結5-20小時，生成富鎳多元材料Li_aNi_1-x(MM’)_xO₂；

所述M’為Co、Al、V、Mn、Zr、Mg、Ti、Cr、Zr、La、Ce、Pr、Nd、Nb、Mo、Y、Sr、Ba、B、Sr、Sn、Ta中的一種或多種；

（2）將鋁化合物溶于去離子水或無水乙醇中，配制成0.1-10mol/L的溶液，滴加沉淀劑控制pH值為3-10，得到鋁包覆液溶液A，所述溶液A中Al含量為富鎳多元材料重量的0.01%-0.5%；

（3）將鈷化合物溶于去離子水中，配制成0.1-10mol/L的溶液，滴加沉淀劑控制pH值為3-10，得到鈷包覆液溶液B，溶液B中Co含量為富鎳多元材料重量的0.05%-5%；

（4）將步驟（1）所得富鎳多元材料與相當于富鎳多元材料質量的0%-1%的鋰化合物投入混料設備中，以100-2000rpm的轉速邊攪拌邊加入步驟（2）所制備的溶液Ａ、步驟（3）所制備的溶液Ｂ，控制注液速度，使得兩種溶液同時加完，繼續攪拌混合5-100min，得到A、B溶液均勻包覆的富鎳多元材料；將該材料在空氣、氧氣或氮氣氣氛中，在溫度200-1000℃下燒結2-12小時，然后過250－350目篩，即得。

5.根據權利要求4所述的高容量動力型富鎳鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述鋰原料為碳酸鋰或氫氧化鋰。

6.根據權利要求4所述的高容量動力型富鎳鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述鋁化合物為硫酸鋁、硝酸鋁、異丙醇鋁、磷酸鋁中的一種。

7.根據權利要求4所述的高容量動力型富鎳鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述沉淀劑為碳酸氫銨、磷酸氫氨、磷酸二氫銨、氫氧化鈉、氨水中的至少一種。

8.根據權利要求4所述的高容量動力型富鎳鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述鈷化合物為硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷、醋酸鈷中的一種。

9.根據權利要求4所述的高容量動力型富鎳鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述沉淀劑為碳酸氫銨、磷酸氫氨、磷酸二氫銨、氫氧化鈉、氨水中的至少一種。

10.根據權利要求4所述的高容量動力型富鎳鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，所述鋰化合物為碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰、硝酸鋰中的一種。