[發明專利]一種高電壓高鈷鋰離子正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410328214.1
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104134792A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 李勇華;陳明峰;戚洪亮;蘆亞婷;黃連友;張世龍;王順林
• 申請（專利權）人: 寧波金和新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務所(普通合伙) 33239
• 代理人: 胡小永

1.一種高電壓高鈷鋰離子正極材料的制備方法，其特征在于，所述高電壓高鈷鋰離子正極材料化學式為LiNi_0.1Co_0.8Mn_0.1A_xO₂，式中0＜x＜0.1，A為Ti、Mg、Al、Zr元素中的一種或多種；所述制備方法具體包括以下步驟：

1)將可溶性的鎳鹽、鈷鹽、錳鹽和摻雜金屬A鹽配制成混合鹽溶液；其中鎳、鈷、錳三種元素的比例為0.1：0.8：0.1；

2)分別配制堿溶液和絡合劑溶液；然后將配好的所述混合鹽溶液、堿溶液和絡合劑溶液混合或者單獨以0.1～10L/h的速率泵入反應釜中并進行攪拌，同時通過控制堿溶液和絡合劑溶液的流速使混合溶液pH值為9～12，過程控制反應釜溫度在20℃～100℃，反應釜中有惰性氣體或壓縮空氣保護；攪拌速度為100～800rpm，待配好的所述混合鹽溶液全部加入反應釜后繼續攪拌并陳化2～48h，然后將得到的固液混合物離心過濾分離，用去離子水洗滌固體物至中性后，在80～200℃下烘干2～12h，得到所需鎳鈷錳氫氧化物前驅體；

3)將所述步驟2)得到的鎳鈷錳氫氧化物前驅體于200～600℃下預燒2～8h，冷卻至室溫后研磨成粉末過250目篩，得到氧化物I；再與鋰源和添加劑A混合，在800℃～1200℃下煅燒8～30h，冷卻至室溫后經研磨過400目篩，得到II；

4)將所述步驟3)得到的II與添加劑A混合，在700℃～1000℃下煅燒8～20h，冷卻至室溫后經研磨過400目篩，得到III；

5)將所述步驟4)得到的III和鋰源加入溶劑中，充分攪拌形成料液，再將溶解有添加劑A的溶液滴入所述料液中，攪拌、過濾和干燥后，在300℃～900℃下煅燒8～20h，冷卻至室溫后過400目篩，得到本發明所述的高電壓高鈷鋰離子正極材料LiNi_0.1Co_0.8Mn_0.1A_xO₂。

2.根據權利1中所述的高電壓高鈷鋰離子正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中的鎳鹽為硫酸鎳、氯化鎳或硝酸鎳中的至少一種；鈷鹽為硫酸鈷、氯化鈷或硝酸鈷中的至少一種；錳鹽為硫酸錳、氯化錳或硝酸錳中的至少一種。

3.根據權利1中所述的高電壓高鈷鋰離子正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中的堿溶液為NaOH、ΚOΗ、LiOH、Na₂CO₃中的一種，濃度為1～10mol/L；絡合劑溶液為硝酸銨、氨水、硫酸銨、谷氨酸鈉、檸檬酸鈉、氯化銨中的一種或幾種，濃度為0.01～4mol/L。

4.根據權利1中所述的高電壓高鈷鋰離子正極材料的制備方法，其特征在于，所述摻雜金屬A鹽和添加劑A均為含有金屬元素A的化合物；Ti為TiO₂或鈦酸四丁酯；Mg為氧化鎂或氫氧化鎂；Al為氫氧化鋁、氟化鋁、異丙醇鋁、硝酸鋁、納米氧化鋁、磷酸鋁中的一種；Zr為ZrO₂。

5.根據權利1中所述的高電壓高鈷鋰離子正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟5)中所述溶劑為乙醇、去離子水、丙酮中的一種。

6.根據權利1中所述的高電壓高鈷鋰離子正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)、5)中，所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、乙酸鋰、草酸鋰中的至少一種；所述步驟3)中添加的鋰源的質量占氧化物I總質量的40％～50％，所述步驟5)中添加的鋰源的質量占所述III總質量的0.1％～2％。

7.高電壓高鈷鋰離子正極材料，其特征在于，采用權利要求1～6任意一項方法制備得到。

8.高電壓高鈷鋰離子正極材料，其特征在于，所述高電壓高鈷鋰離子正極材料化學式為LiNi_0.1Co_0.8Mn_0.1A_xO₂，式中0＜x＜0.1；其中，A為Ti、Mg、Al、Zr元素中的一種或多種。