[發明專利]一種鋰離子二次電池用正極活性材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410088589.5
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103872328B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 李興翠;池田一崇;施冬雷;張永虎;許國干;周羅成
• 申請（專利權）人: 南通瑞翔新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種鋰離子二次電池用正極活性材料，其特征在于：所述鋰離子二次電池用正極材料的為核材料上包覆材料N，核材料的通式為Li_xNi_yMMe_aO₂，其中，0.90≤x≤1.25，0﹤y﹤1，0≤a≤0.1。

2.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池用正極活性材料，其特征在于：所述的鋰離子二次電池的正極材料是為一次粒子聚集而成的二次粒子或一次粒子，或一次粒子與二次粒子的混合粒子構成。

3.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池用正極活性材料，其特征在于：所述Li選自氫氧化鋰、碳酸鋰、草酸鋰中的一種或多種的混合物。

4.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池用正極活性材料，其特征在于：所述M為Co和Mn的一種或者兩種，用通式表示為Co_zMn_1-y-z，0≤z≤1。

5.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池用正極活性材料，其特征在于：所述的Ni_yM選自Ni_yM的氫氧化物、氧化物、氯化物、硼化物、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。

6.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池用正極活性材料，其特征在于：所述的Me為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、鹵化物、氫氧化物、金屬有機物、硝酸鹽、硫酸鹽、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。

7.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池用正極活性材料，其特征在于：在該核材料Li_xNi_yMMe_aO₂上包覆殼材料N，包覆材料的摻量為核材料的0.01～15?wt%，包覆材料N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）氧化物、鹵化物、氫氧化物、金屬有機物、硝酸鹽、硫酸鹽、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。

8.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池用正極活性材料，其特征在于：在該核材料Li_xNi_yMMe_aO₂上包覆材料N，包覆材料的摻量為核材料的0.01～15?wt%，殼材料N選自為F元素的金屬化合物或F元素的金屬化合物與上述摻雜劑Me中所提及的物質一種或多種的混合物。

9.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池用正極活性材料，其特征在于：所述鋰離子二次電池用的正極材料中殘存的LiOH的重量含量在0.10%以下，殘存的Li₂CO₃的重量含量在0.20%以下。

10.一種鋰離子二次電池用正極活性材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

第一步，原料的配備：將鋰源物質、Ni_yM物質和摻雜劑Me按照通式Li_xNi_yMMe_aO₂，其中，0.90≤x≤1.30，0﹤y﹤1，0≤a≤0.1進行配備，混合均勻，混合方法為濕式混合或干式混合；

第二步，核材料燒結及破碎處理：燒結主溫度控制在500～1200℃，主溫區燒結時間為5～40?h，燒結過程中需通入空氣或者氧氣，通氣量控制范圍為2～30?m³/h，將燒結后的物料經破碎、分級、過篩、除鐵等工藝處理，得到核材料Li_xNi_yMMe_aO₂，其中，0.90≤x≤1.30，0﹤y﹤1，0≤a≤0.1；

第三步，包覆：將第二步中的物質進行包覆，包覆材料為N，包覆方法為濕式包覆、干式包覆或共沉淀包覆；

第四步，二次或多次燒結：將第三步中包覆好的物料進行燒結，燒結主溫度控制在450～1100℃，主溫區燒結時間為5～36?h，燒結過程中需通入空氣或者氧氣，通氣量控制范圍為2～30?m³/h，根據產品性能要求，可以進行三次以上燒結，燒結條件同二次燒結，燒結后的物料按照需要進行破碎、分級、過篩、除鐵等工藝處理；

第五步，水洗干燥：將第四步的物料進行水洗干燥，控制其堿殘余量，LiOH?≤0.10wt%，Li₂CO₃?≤0.20?wt%，若經過第四步處理后的物料的堿殘留量符合LiOH≤0.10?wt%，Li₂CO₃≤0.20wt%，則可不水洗。