[發(fā)明專利]一種鋰離子電池復(fù)合正極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310743124.4
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN104752713B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔金保;樂俊成;李棟梁;劉亞飛;陳彥彬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京當(dāng)升材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種鋰離子電池復(fù)合正極材料，該正極材料包括：復(fù)合氧化物顆粒內(nèi)核、包覆層和表面層；

(1)復(fù)合氧化物顆粒內(nèi)核，至少包括鋰Li和鈷Co；

(2)包覆層，被設(shè)置于上述復(fù)合氧化物顆粒的表面的至少一部分上，至少包括含有鋰Li、鎳Ni和錳Mn的氧化物；

(3)表面層，被設(shè)置在上述包覆層的表面的至少一部分上，至少包括含有鋰Li和稀土元素R的氧化物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池復(fù)合正極材料，其特征在于所述復(fù)合氧化物顆粒內(nèi)核具有類似α-NaFeO₂層狀結(jié)構(gòu)；其平均組成化學(xué)式為：

Li_1+xCo_1-yM_yO_2±z

其中，M表示選自Mn、Ni、B、Al、Ga、Sb、Mg、Ti或Zr中的至少一種元素，并且-0.10≤x≤0.1，0≤y≤0.1，0≤z≤0.10。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池復(fù)合正極材料，其特征在于所述的包覆層氧化物具有類似α-NaFeO₂的層狀結(jié)構(gòu)；其平均組成化學(xué)式為：

Li_1+d(Ni_0.5-aMn_0.5-a)_cN_1-cO_2+ζ

其中N表示選自Li、B、Al、Ga、Sb、Mg、Ti、Co或Zr中的至少一種元素，并且0≤a≤0.025、-0.1<d≤0.1、-0.1≤ζ≤0.1、0.8<c≤1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池復(fù)合正極材料，其特征在于所述的表面層包含具有四方晶體結(jié)構(gòu)或?qū)訝顔涡本w結(jié)構(gòu)的LiRO₂，其中R表示選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu構(gòu)成的組中的至少一種元素。

5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種鋰離子電池復(fù)合正極材料，其特征在于所述的復(fù)合氧化物顆粒內(nèi)核與包覆層之間形成沒有相界面的中間固溶體層；包覆層與表面層之間通過鋰離子的化學(xué)鍵相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池復(fù)合正極材料，其特征在于所述的包覆層和表面層占復(fù)合正極材料的重量分?jǐn)?shù)范圍分別為0.5％～15％和0.01％～1.5％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池復(fù)合正極材料，其特征在于所述的包覆層和表面層占復(fù)合正極材料的重量分?jǐn)?shù)范圍分別為5％～8％和0.05％～0.8％。

8.一種鋰離子電池復(fù)合正極材料的制備方法，包括以下步驟：

首先充分混合復(fù)合氧化物顆粒內(nèi)核和至少含有鎳、錳包覆元素的化合物的混合溶液反應(yīng)形成含有包覆元素的氫氧化物層，然后再加入含有稀土元素R的化合物反應(yīng)形成至少含有稀土元素R的氫氧化物層，過濾反應(yīng)產(chǎn)物，水洗、烘干，直接高溫?zé)Y(jié)或與鋰源化合物混合后高溫?zé)Y(jié)制得具有包覆層和表面層的鋰離子電池復(fù)合正極材料；其中，

所述的復(fù)合氧化物顆粒內(nèi)核具有類似α-NaFeO₂層狀結(jié)構(gòu)，平均組成化學(xué)式為：

Li_1+xCo_1-yM_yO_2±z

其中，M表示選自Mn、Ni、B、Al、Ga、Sb、Mg、Ti或Zr中的至少一種元素，并且-0.10≤x≤0.1，0≤y≤0.1，0≤z≤0.10；

所述的表面層包含具有四方晶體結(jié)構(gòu)或?qū)訝顔涡本w結(jié)構(gòu)的LiRO₂，其中R表示選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu構(gòu)成的組中的至少一種元素。