[發明專利]一種鋰離子電池用鎳鈷鋁鋰和錳酸鋰復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410312124.3
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN104037404A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 徐寧;魏玉研;呂菲;程曉焜;吳孟濤
• 申請（專利權）人: 天津巴莫科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/36
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王曉紅

1.一種鋰離子電池用鎳鈷鋁鋰和錳酸鋰復合材料，用作鋰離子電池的正極材料，其特征在于，所述正極材料是以鎳鈷鋁鋰為核，摻雜后的錳酸鋰材料為殼的一種核殼結構的復合材料。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池用鎳鈷鋁鋰和錳酸鋰復合材料，其特征在于，所述的鎳鈷鋁鋰結構式為LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂；摻雜錳酸鋰結構式為LiMn_2-xM_xO₄(0.1≤x≤0.5)，M為Mg、Co、Al、Cr、Zn、Ti中的一種或兩種。

3.一種如權利要求1或2所述的鋰離子電池用鎳鈷鋁鋰和錳酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)稱取錳鹽、M金屬鹽和去離子水，其中錳元素和M金屬元素的摩爾比為3:1～19:1，去離子水質量：(錳鹽+M金屬鹽質量)＝1:1～10:1，M為Mg、Co、Al、Cr、Zn、Ti中的一種或兩種；將稱取好的物料加入容器中混合，攪拌，得到混合鹽溶液；

(2)配制濃度為1～5mol/L的沉淀劑溶液，所述沉淀劑為氫氧化鈉、氨水和碳酸氫銨中的一種或多種；

(3)在反應釜中加入去離子水作為底液，稱取鎳鈷鋁鋰材料，加入到反應釜中，攪拌配制成鎳鈷鋁鋰懸濁液，按照鎳鈷鋁鋰材料與(錳元素+M金屬元素)的摩爾比為1:1～5:1的比例將步驟(1)制得的混合鹽溶液和步驟(2)的沉淀劑溶液通過蠕動泵緩慢加入至反應釜中，控制反應液pH＝7～13，反應溫度為室溫，攪拌速度200～500rpm，直至鹽溶液完全打入反應釜中，沉化5～20h，在80～120℃干燥6～24小時，得到干燥樣品；

(4)以Li元素：(Mn元素+M金屬元素)的摩爾比為0.95:2～1.20:2的比例，將鋰源和步驟(3)得到的干燥樣品用高速混合機混合1～4h，得到包覆鎳鈷鋁鋰的錳酸鋰前驅體與鋰源的混合材料；

(5)將步驟(4)中所得混合材料分別進行兩次焙燒，一次焙燒以4℃/min的升溫速率升溫至500～800℃、保溫6～18個小時的方式進行燒結，二次焙燒以4℃/min的升溫速率升溫至300～600℃、保溫4～8h的方式進行燒結，將燒結所得材料進行破碎、篩分，即得所述鎳鈷鋁鋰與錳酸鋰復合材料。

4.根據權利要求3所述的鋰離子電池用鎳鈷鋁鋰和錳酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于，所述錳鹽為氯化錳、硫酸錳或硝酸錳中的一種或多種。

5.根據權利要求3所述的鋰離子電池用鎳鈷鋁鋰和錳酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于，所述鋰源為碳酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰和氫氧化鋰中的一種或多種以任意比的混合物。

6.根據權利要求3所述的鋰離子電池用鎳鈷鋁鋰和錳酸鋰復合材料的制備方法，其特征在于，所述鋰源為高純度的碳酸鋰。