[發明專利]一種鋰離子二次電池用鎳基正極活性材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410199806.8
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103943822B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 李興翠;池田一崇;張海波;王飛飛;陸建佟
• 申請（專利權）人: 南通瑞翔新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/38;H01M4/1395
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種鋰離子二次電池用鎳基正極活性材料，其特征在于：此鋰離子二次電池正極材料是經過包覆處理的材料，基體鎳基材料的含量為50～99.5wt%，殼材料的含量為0.05～50wt%；該鋰離子二次電池的通式可以表示[Li_pNi_xCo_yMn_zO₂]?[Li_qNi_aCo_bMn_cO₂]，其中，0.99≤p≤1.15，0.99≤q≤1.15，0.1≤x≤1.0，0≤y≤0.9，0≤z≤0.9，且x+y+z=1；0.05≤a≤1.0，0≤b≤0.95，0≤c≤0.95，且a+b+c=1；x＞a。

2.如權利要求1所述的鋰離子二次電池用鎳基正極活性材料，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。

3.一種鋰離子二次電池用鎳基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、鋰離子二次電池正極材料前驅體的制備：

（a）、溶液的配制：按摩爾比Ni：Co：Mn?=x：y：z配制成混合鹽溶液A1，按摩爾比Ni：Co：Mn?=a：b：c配制成混合鹽溶液B1，使該鹽溶液中金屬離子濃度為0.4~3mol/L；配制濃度為2～10mol/L的堿溶液，配制濃度為2～11mol/L的絡合劑溶液；

（b）、初夜的配制：在反應容器中注入純水，并用堿溶液調節溶液的pH值，并保持反應容器內的溫度為40～80℃，同時通入惰性氣體，并貫穿整個反應過程；

（c）、前驅體的反應：向反應容器內加入A1或B1溶液，控制流速為3～20L/min，同時緩慢加入適量絡合劑和堿溶液，保持反應容器內的溫度為40～80℃，調節攪拌速度為100～800r/min；

（d）、固液分離：將步驟c中物料進行表面處理，合成的三元正極材料前驅體轉至熟成槽進行固液分離，用去離子水洗滌固液分離所得的三元正極材料前驅體，干燥即得所需的三元前驅體A2或B2，A2的化學式為Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，B2的化學式表示為Ni_aCo_bMn_c(OH)₂；

第二步、鋰離子二次電池正極材料的制備：

（e）、基體材料的制備：將鋰源物質、A2物質按照一定比例進行混合，Li與A2物質中的金屬物質的比例為0.99～1.15，控制燒結溫度為400～1150℃，燒結時間為4～40h，燒結過程通入空氣或者氧氣，將燒結后的物料經破碎、分級、過篩、除鐵等工藝處理，得到材料A；

（f）、包覆：以A或A2為基體，在基體上包覆B2物質，包覆方法為干式包覆、濕式包覆或共沉淀包覆法，其中，A或A2物質的含量為50～99.5wt%，B2物質的含量為0.05～50wt%；

（g）、燒結：將上述步驟f中的物質、鋰源物質按照一定比例混合，控制Li與步驟f中的金屬物質的比例為0.99～1.15，控制燒結溫度為400～1150℃，燒結時間為4～38h，燒結過程通入空氣或者氧氣，將燒結后的物料經破碎、分級、過篩、除鐵等工藝處理，得到所需材料[Li_pNi_xCo_yMn_zO₂][Li_qNi_aCo_bMn_cO₂]，也可以針對客戶不同要求對產品進行多次燒結，燒結條件同一次燒結。

4.如權利要求3所述的鋰離子二次電池用鎳基正極活性材料的制備方法，其特征在于：所述前驅體材料中0.1≤x≤1.0，0≤y≤0.9，0≤z≤0.9，且x+y+z=1；0.05≤a≤1.0，0≤b≤0.95，0≤c≤0.95，且a+b+c=1；x＞a。

5.如權利要求3所述的鋰離子二次電池用鎳基正極活性材料的制備方法，其特征在于：所述步驟a中堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰中的一種或一種以上的混合溶液。