[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
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及無機功能材料及高新電池技術，具體地說，涉及一種鋰離子二次電池用正極活性物質及其制備方法。

背景技術

隨著科技的高速發展，移動電子設備的技術進步和需求也在快速發展，對作為能源的鋰離子二次電池的需求在相應的急劇增加；同時，隨著環境問題的越來越嚴重，目前對于能夠代替化石燃料的電動汽車或者混合動力汽車的研究也越來越廣泛，因此對鋰離子二次電池的要求也在不斷提高，高能量密度，高工作電壓，高安全性，長生命周期以及低自放電等。

鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰三元材料體系或鎳錳酸鋰或鎳鈷錳酸鋰二元材料體系中，由于其具有容量高，價格優廉，綜合性能優異等特點，其研究與應用成為了熱點。在此體系中各種元素對材料的影響是不相同的，一般來說，Ni含量越高，整個多元復合材料體系的克容量越高，但是Ni含量過高整個材料的循環性能和熱穩定性將會下降；Co元素含量與材料的層狀結構成長及電導率相關，Co含量越高，整個材料的的電導率越高，材料的層狀結構越好，但是Co的含量的增高會增加多元正極材料的制備成本，同時材料的熱穩定性也會受到影響；Mn含量越高，材料的循環性能和熱穩定性會相應的提高，但是Mn元素越高將導致材料的容量降低，并最終轉化為不穩定的三價錳，影響材料體系的循環性能。因此，只有充分發揮各元素的優點，并降低各元素存在的缺陷，才能更好的滿足目前的市場需求。

但是無論是二元正極材料體系，還是三元正極材料體系，均存在著堿度高這個劣勢。鑒于此，確有必要開發一種二元正極材料或者三元正極材料，不僅具有高能量密度，高工作電壓，同時具有高安全性和高穩定性。

發明內容

針對上述所提及的問題，本發明通過在二元材料體系或者三元材料體系中進行摻雜、包覆等改進來提高鋰離子電池正極材料的電化學性能，穩定材料的結構，提高材料的安全性能和熱穩定性。

為了達到此目的，本發明采用如下技術方案：鋰離子二次電池用正極材料，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。

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。

所述的Li選自氫氧化鋰、碳酸鋰、草酸鋰中的一種或多種的混合物。

所述的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。

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。

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。

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。

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%，包覆材料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。