[發(fā)明專利]一種富鎳濃度梯度型鎳鈷鋁酸鋰正極材料、其制備方法及鋰離子電池

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410478280.7
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104300135A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐宇興;高曉勇
• 申請（專利權(quán)）人: 秦皇島中科遠達電池材料有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/1393;H01M10/0525
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種富鎳濃度梯度型鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述的富鎳濃度梯度型鎳鈷酸鋰正極材料由鎳鈷鋁前驅(qū)體和鋰源化合物混合后高溫煅燒制備而成，具體制備步驟如下：

步驟一：體相摻雜鉬元素

（1-1）將一定量的鎳鈷鋁前驅(qū)體分散在適量鉬酸銨的水溶液中，充分攪拌并均勻分散，然后干燥細化，將細化后的產(chǎn)物經(jīng)550～650℃熱處理1～4h；

（1-2）將上述步驟（1-1）中的產(chǎn)物和鋰源化合物按照一定的配比稱量配料，然后進行球磨或三維混合；

所述球磨包括行星式球磨、藍式球磨或者高能球磨中的任意一種，球磨時間為1～15h；

所述三維混合采用三維混合機，混合時間為1～25h；

（1-3）將上述步驟（1-2）中球磨或三維混合后的產(chǎn)物在燒結(jié)爐中于600～1050℃高溫煅燒2～40h，然后自然冷卻至室溫，經(jīng)粉碎、過篩后獲得體相摻雜鉬元素的富鎳濃度梯度型鎳鈷鋁正極材料；

所述煅燒溫度最低為600℃，所述煅燒時的升溫速度為1～15℃/min，所述煅燒時間至少2h，所述煅燒在氧化性氣氛下進行；所述氧化性氣氛的流量為1～200ml/min；

步驟二：表面氧化鋁包覆

（2-1）水合鋁溶膠的制備：采用（a）異丙醇鋁制備法：將異丙醇鋁與去離子水配成一定濃度的溶液，在80～90℃攪拌直至充分水解，向其中緩慢滴加濃度為0.5～2.0mol/L的硝酸溶液，控制溶液的pH值直至水解產(chǎn)物膠溶，繼續(xù)攪拌老化一定時間，得到澄清的水合鋁溶膠；或者采用（b）硝酸鋁制備法，將一定量的硝酸鋁溶于去離子水配制成一定濃度的水溶液，將其緩慢滴加到一定濃度的氨水中，在80～90℃攪拌直至完全生成氫氧化鋁沉淀，向其中加入0.5～2.0mol/L的硝酸溶液，控制pH值直至沉淀全部膠溶，繼續(xù)攪拌老化一定時間，得到澄清的水合鋁溶膠；

（2-2）將步驟（1-3）中獲得的體相摻雜鉬元素的富鎳濃度梯度型鎳鈷鋁正極材料分散在0.05～0.25mol/L的稀硝酸溶液中，快速攪拌1～10h后用去離子水充分洗滌，以便去除沒有完全反應(yīng)的鋰源化合物，然后將洗滌產(chǎn)物分散在上述步驟（2-1）的水合鋁溶膠中，快速攪拌后充分干燥；

所述的稀硝酸溶液的濃度至少為0.05mol/L，所述攪拌時間至少為1h；

（2-3）將步驟（2-2）中干燥后的產(chǎn)物在400～700℃熱處理1～10h，經(jīng)粉碎、分級、篩分后獲得最終的富鎳濃度梯度型鎳鈷鋁酸鋰正極材料；熱處理溫度最低為400℃，熱處理時間至少1h。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富鎳濃度梯度型鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述的鎳鈷鋁前驅(qū)體包括碳酸鎳鈷鋁前驅(qū)體、氫氧化鎳鈷鋁前驅(qū)體和氧化鎳鈷鋁中的1種或至少兩種的組合；所述的鎳鈷鋁前驅(qū)體是富鎳濃度梯度型鎳鈷鋁前驅(qū)體，具有核殼結(jié)構(gòu)，Ni元素濃度從顆粒內(nèi)層至顆粒表面呈現(xiàn)遞減趨勢，顆粒內(nèi)層核結(jié)構(gòu)中Ni元素含量最高，其質(zhì)量百分含量超過總含量的60％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富鎳濃度梯度型鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述的鋰源化合物為氯化鋰、溴化鋰、磷酸鋰、磷酸二氫鋰、磷酸氫二鋰、硫酸鋰、碳酸鋰、氫氧化鋰、乙酸鋰、硝酸鋰、草酸鋰、甲酸鋰、叔丁醇鋰、苯甲酸鋰和檸檬酸鋰中的1種或者至少2種的組合。

4.一種鋰離子電池，其特征在于，所述的鋰離子電池包括以權(quán)利要求1～3中任一項所述的制備方法所得到的富鎳濃度梯度型鎳鈷鋁酸鋰正極材料為正極活性物質(zhì)的鋰離子電池。