[發明專利]一種鎳鈷錳酸鋰空心球及其制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201410327787.2
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104241630B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 梅周盛;劉三兵;朱廣燕;海濱;盧磊
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;C01G45/12
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司11138
• 代理人: 江崇玉

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料領域，特別涉及一種鎳鈷錳酸鋰空心球及其制備方法及其應用。

背景技術

鋰離子電池作為一種高能蓄電池，具有能量密度高、使用壽命長、循環性能好且無記憶效應等優點，被廣泛用于手機、數碼相機等電子設備中。鋰離子電池正極材料是鋰離子電池中的重要組成部分，它對于鋰離子電池的電化學性能有重要的影響。目前商用的鋰離子電池正極材料中，鈷酸鋰市場份額較大，但由于鈷資源稀缺、價格昂貴且安全性能差、毒性大，嚴重影響和制約了鋰離子電池的發展。而鎳鈷錳酸鋰(LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，x+y+z＝1)是一種電化學性能優良的鋰離子電池正極材料，利用其制備的鋰離子電池具有高比容量、高能量密度、自放電小、無記憶效應以及循環穩定性強等優點。目前常見的鎳鈷錳酸鋰材料多為無規則的片狀、顆粒狀、球形或類球形，其制備方法多為高溫固相反應法和共沉淀法。

高溫固相反應法主要通過將固體形式的鋰源、鈷源、鎳源、錳源的混合物進行研磨，再在1000℃左右高溫下煅燒，得到無規則顆粒狀的鎳鈷錳酸鋰材料。而共沉淀法則通過將一定濃度的鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的混合溶液與氫氧化鈉溶液反應，并在反應體系中加入氨根離子得到前體材料，最后在高溫下對該前體材料與鋰鹽的混合物進行燒結，即得到實心的球形或類球形的鎳鈷錳酸鋰材料。

舉例來說，CN1622371A將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽與氫氧化鈉、氨水在水溶液中進行反應，得到Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3(OH)₂的前軀體，再該前軀體與碳酸鋰混合后進行燒結得到球形LiNi_xCo_yMn_zO₂材料；CN101510603A將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽與氫氧化鈉、氨水在水溶液中進行反應，得到球形或類球形的鎳鈷錳氫氧化物A，然后對A進行預燒結，得到球形鎳鈷錳的復合氧化物B，最后將B加入乙醇中，并與氫氧化鋰混合后進行燒結得到實心的球形LiNi_xCo_yMn_zO₂材料。

發明人發現現有技術至少存在以下問題：

現有技術提供的LiNi_xCo_yMn_zO₂材料的比容量及倍率性能較低。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供了一種具有高比容量及高倍率性能的鎳鈷錳酸鋰空心球及其制備方法及其應用。具體技術方案如下：

第一方面，本發明實施例提供了一種鎳鈷錳酸鋰空心球，所述鎳鈷錳酸鋰空心球的比表面積為150-250m²/g。

具體地，作為優選，所述鎳鈷錳酸鋰空心球的粒徑為2-4微米。

第二方面，本發明實施例提供了一種上述的鎳鈷錳酸鋰空心球在制備鋰離子電池中的應用。

第三方面，本發明實施例提供了一種鎳鈷錳酸鋰空心球的制備方法，包括：

步驟a、按照化學式LiNi_xCo_yMn_zO₂的化學計量比，配制鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的混合物的水溶液；

步驟b、將預定量的碳球加入所述鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的混合物的水溶液中，超聲震蕩0.5-1h后繼續攪拌0.5-1h，得到第一懸浮液；

步驟c、向所述第一懸浮液中加入尿素，攪拌均勻后，得到第二懸浮液，并在80-100℃下對所述第二懸浮液進行密封加熱6-10h，得到第三懸浮液；

步驟d、從所述第三懸浮液中分離沉淀物，并對該沉淀物進行洗滌、干燥，得到Ni_xCo_yMn_z(OH)₂/C；