[發明專利]一種梯度摻雜的鋰離子電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410462261.5
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104241633B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 黃震雷;韓坤明;尚懷芳;蘇喬;左自成;周恒輝;楊新河
• 申請（專利權）人: 北大先行科技產業有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙)11200
• 代理人: 余長江

1.一種梯度摻雜的鋰離子電池正極材料，結構式為Li_1+αNi_xCo_yMn_1-x-y-zM_zO₂，其中0≤α≤0.2，0.3≤x≤1.0，0≤y≤0.475，0<z≤0.35，以上結構式中，M元素選自Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Zr、W、Mo、B、Y、La元素的一種或多種之組合，其特征在于：從材料顆粒表面到材料顆粒內部，摻雜元素M的濃度呈梯度變化；材料顆粒表面，M元素濃度較高，Ni元素濃度較低，甚至不含Ni元素；材料顆粒內部，Ni元素濃度較高，M元素濃度較低，甚至不含M元素。

2.權利要求1所述的梯度摻雜的鋰離子電池正極材料的制備方法，包含以下步驟：

(1)將含有Ni元素、Co元素和Mn元素的前驅體與鋰源混合，得到待燒結混合物；

(2)將步驟(1)所述待燒結混合物燒結后得到中間產品A；

(3)將中間產品A浸漬于M元素的溶液中，并使中間產品A與M元素的溶液均勻混合得到固液混合物，上述固液混合物干燥后得到表面覆載有M元素的中間產品A；

(4)將上述表面覆載有M元素的中間產品A與鋰源混合，燒結后得到梯度摻雜的鋰離子電池正極材料。

3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述鋰源與所述含有Ni元素、Co元素和Mn元素的前驅體的摩爾比滿足以下關系：0.9≤Li:含有Ni元素、Co元素和Mn元素的前驅體_Ni+Co+Mn+M≤1.02；步驟(4)中所述鋰源與覆載有M元素的中間產品A的摩爾比滿足以下關系：0.1≤Li:中間產品A_Ni+Co+Mn+M≤0.5。

4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述含有Ni元素、Co元素和Mn元素的前驅體為氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、草酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽中的一種或多種化合物之組合。

5.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)和步驟(4)中所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、草酸鋰、醋酸鋰中的一種或多種之組合。

6.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中燒結溫度控制在500～1000℃，燒結時間2～20h；步驟(4)中燒結溫度控制在700～1200℃，燒結時間0.5～10h。

7.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述M元素的溶液，其溶質選自含有M元素的草酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、氟化物，或含有M元素的醇鹽、酯鹽，或以上物質的多種之組合。

8.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述M元素的溶液，其溶劑選自水和碳原子數為1～8的醇類、酮類中的一種或多種之組合。

9.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述干燥操作，包括攪拌蒸發、噴霧干燥。