[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201410328214.1 | 申請(qǐng)日： | 2014-07-10 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN104134792A | 公開（公告）日： | 2014-11-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李勇華;陳明峰;戚洪亮;蘆亞婷;黃連友;張世龍;王順林 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 寧波金和新材料股份有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/505 | 分類號(hào)： | H01M4/505;H01M4/525 |
| 代理公司： | 余姚德盛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33239 | 代理人： | 胡小永 |
| 地址： | 315400 浙江省寧波*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 電壓 鋰離子 正極 材料 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高電壓高鈷材料及其制備方法。
背景技術(shù)
目前鋰離子電池已被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品及各種電動(dòng)工具上，逐漸成為人們生活中不可或缺的產(chǎn)品。為了滿足產(chǎn)品升級(jí)換代需求，各類產(chǎn)品也趨于便攜化、高效率化、經(jīng)濟(jì)化，這就要求鋰離子電池產(chǎn)品要向高能量密度、低成本方向發(fā)展，近年來在CE市場(chǎng)使用最廣的LiCoO2受制于鈷原料，已經(jīng)很難降低成本，因此有必要尋找一種低成本同時(shí)具有較高能量密度和優(yōu)異電池性能的正極替代材料。
國內(nèi)外有些材料和電池廠家為了降低成本，采用LiCoO2和Li1+nNi0.5+xCo0.2+yMn0.3+zO2中間過程品或者最終產(chǎn)品簡(jiǎn)單混合使用，但這種混合方法存在成本高、過程不易控制、放電電壓和壓實(shí)密度低的不足，而且混合材料中單一材料的缺陷會(huì)影響整個(gè)混合材料的性能，因此最終電池的一致性也很難保證。在2009年公開的US7510805介紹了一種合成Li1.05Co0.8Mn0.2O2的方法，但是容量下降較多，不能滿足高容量電池的要求。2013年公開的CN102891307A介紹了一種核層為L(zhǎng)i1+nAwNi0.5+xCo0.2+yMn0.3+zO2、殼層為L(zhǎng)i1+aCo1-bMbO2的鋰離子電池復(fù)合正極材料在高電壓下能夠發(fā)揮很好的循環(huán)性能和高溫性能。但是該方法成本高、工藝較為復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高電壓高鈷鋰離子電池正極材料LiNi0.1Co0.8Mn0.1AxO2及其制備方法，本發(fā)明降低了正極材料內(nèi)鈷元素的含量，降低了材料成本，并且工藝與鈷酸鋰相近，所制備的材料容量高、常溫和高溫循環(huán)性能好、倍率高，便于大規(guī)模生產(chǎn)。最顯著的優(yōu)點(diǎn)是材料的安全性能得到顯著的提高。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高電壓高鈷鋰離子電池正極材料，其化學(xué)通式為L(zhǎng)iNi0.1Co0.8Mn0.1AxO2，其中，A為Ti、Mg、Al、Zr元素中的一種或多種，0＜x＜0.1。
上述一種高電壓高鈷鋰離子正極材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將可溶性的鎳鹽、鈷鹽、錳鹽和摻雜金屬A鹽配制成鹽溶液，攪拌使其充分混勻得到混合鹽溶液；所述摻雜金屬A鹽為含有金屬元素A的鹽類化合物；其中鎳、鈷、錳三種元素的比例為0.1：0.8：0.1；優(yōu)選地，配制得到的所述混合鹽溶液中，金屬陽離子總濃度為0.3～2.3mol/L。
2)分別配制堿溶液和絡(luò)合劑溶液，然后將配好的溶液混合或者單獨(dú)以0.1～10L/h的速率泵入反應(yīng)釜中并進(jìn)行攪拌，同時(shí)通過控制堿溶液和絡(luò)合劑溶液的流速使混合溶液PH值為9～12，過程控制反應(yīng)釜溫度在20℃～100℃，反應(yīng)釜中有惰性氣體或壓縮空氣保護(hù)；攪拌速度為100～800rpm，待配好的鹽溶液全部加入反應(yīng)釜后繼續(xù)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(qū)體；
3)將所述步驟2)得到的前驅(qū)體于200～600℃下預(yù)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(jīng)研磨過400目篩，得到II。此處將氧化物I、鋰源和添加劑A混合時(shí)，優(yōu)選地，添加的鋰源的質(zhì)量占氧化物I質(zhì)量的40％～50％。
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(jīng)研磨過400目篩，得到III。
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