[發明專利]一種復合多元鋰離子電池正極材料及其制備方法有效
| 申請號： | 201410181128.2 | 申請日： | 2014-05-04 |
| 公開（公告）號： | CN103928673B | 公開（公告）日： | 2017-08-25 |
| 發明（設計）人： | 張云 | 申請（專利權）人： | 成都云津能源科技有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/505 | 分類號： | H01M4/505;H01M4/525 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 復合 多元 鋰離子電池 正極 材料 及其 制備 方法 | ||
技術領域
本發明屬于鋰離子電池正極材料技術領域，特指一種復合多元鋰離子電池正極材料及其制備方法。
背景技術
鋰離子電池因其具有工作電壓高，體積能量密度高以及無記憶效應等優點，被廣泛應用于手機、筆記本電腦、電動工具和數碼產品中。近年來，隨著各種電子產品的智能化，小型化和多功能化，對鋰離子電池的體積能量密度提出了更高的要求，以滿足更長的待機時間需求。
三元鎳鈷錳酸鋰正極材料具有在高電壓下可繼續脫出結構中鋰離子的能力，因而提高電池的充電電壓可以在不增加正極活性物質用量及比例的前提下，顯著提高材料的克容量，是一種有效的提高鋰離子電池的體積能量密度的方法。以扣式電池CR2032為例，截止電壓若設置成4.25V，1C電流下正極材料的克容量約為150mAh/g，而當截止電壓提高到4.40V時，1C克容量約為170mAh/g。
但是，隨著截止電壓的提升，三元材料的循環性能亟待提高。通常采用表面包覆的方法將正極與電解液隔開，減少界面反應，降低電解液對正極活性物質的侵蝕，抑制金屬離子溶出，從而改善材料的循環性能。
發明內容
本發明提供一種復合多元鋰離子電池正極材料及其制備方法。
1、一種復合多元鋰離子電池正極材料及其制備方法，該材料具有以下化學式組成：Li1+zNi1-x-yCoxMnyMzO2+2z，(0＜x，y＜1；0＜z＜0.2)，M為復合的金屬或非金屬，包括Al、Si、Zn、Zr、Ti、Sn、Mg中一種或幾種；其物理組成為以層狀的LiNi1-x-yCoxMnyO2為核心，包覆一層具有同樣層狀結構的LIMO2，同時部分LiMO2滲入到LiNi1-x-yCoxMnyO2結構中，由里向外形成由少到多的梯度性摻雜。
2、本發明的復合多元鋰離子電池正極材料的制備方法為：
1)、根據x，y的計量比，以鎳鈷錳的硫酸鹽溶液為原料，分別以氨水和氫氧化鈉為絡合劑和沉淀劑，按照共沉淀法制備多孔的鎳鈷錳的氫氧化物前驅體，其化學式組成為：Ni1-x-yaCoxMny(OH)2，(0＜x，y＜1)；
2)、通過醇鹽或無機鹽水解法或沉淀法在上述前驅體表面包覆一層金屬M的氫氧化物或碳酸鹽納米顆粒，Ni1-x-yaCoxMny(OH)2前驅體與金屬M的摩爾比為1：(0-20％)，優選地該比例為1∶(0.1％-2％)，得到包覆后的復合前軀體；
3)、將上述復合前驅體與鋰鹽按摩爾比1∶(1.05-1.2)均勻混合后高溫下保溫燒結，冷卻后得到復合多元鋰離子電池正極材料，其化學式為：LiNi1-x-yCoxMnyMzO2+0.5z，(0＜x，y＜1；0＜z＜0.2)。
3、上述1中所述復合多元鋰離子電池正極材料LiNi1-x-yCoxMnyMzO2+0.5z的粒徑為：d50＝0.5-12μm，包覆和摻雜的層狀結構的LIMO2的粒徑不大于500nm。
4、上述2中所述金屬M的氫氧化物或碳酸鹽納米顆粒的粒徑不大于500nm。
5、上述2中所述鎳鈷錳的氫氧化物前驅體Ni1-x-yaCoxMny(OH)2為由d50＝20-500nm的一次晶粒團聚而成的d50＝0.5-12μm的球形或類球形多孔顆粒，孔徑為50-500nm，孔隙率在20％-70％。
6、上述2中所述鋰鹽為純度為99.5％以上的電池級碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰中的一種或幾種的配合物。
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