[發(fā)明專利]一種鋰離子電池正極多元復(fù)合材料及制備方法

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• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104362308A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫琦;李巖;孫慧英
• 申請（專利權(quán)）人: 青島乾運高科新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525
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1.一種鋰離子電池正極多元復(fù)合材料，其特征在于：屬于鎳鈷錳酸鋰系正極材料，可用化學(xué)式Li_a(Ni_xCo_yMn_z)N_bO₂/M表示，其中1.3≤a≤1.5，0.15≤b≤0.2，1.2≤(x+y+z)≤1.4，N為摻雜元素，M為包覆元素。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于：通過多元前驅(qū)體和鋰鹽進行高溫固相合成，通過摻雜和包覆手段對材料進行改性，其中摻雜元素N為Mg、Al、Ti、La、Nb元素中的一種或幾種，包覆元素M為Li、B、C、Al、Si、Ti元素中的一種或幾種。

3.一種制備鋰離子電池正極多元復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)化學(xué)式中的化學(xué)計量比，分別稱取鎳鹽、鈷鹽、錳鹽、摻雜金屬鹽，并配成標(biāo)準(zhǔn)混合溶液；

(2)在惰性氣氛保護下，向混合溶液中加入適量的絡(luò)合劑和沉淀劑，通過調(diào)節(jié)pH值達到反應(yīng)終點后，過濾，洗滌，干燥，即得到含有摻雜元素的球形多元前驅(qū)體；

(3)根據(jù)化學(xué)式中的化學(xué)計量比，將鋰源和步驟(2)中制得的多元前驅(qū)體裝入球磨機中，并同時加入一定比例的研磨介質(zhì)，干法研磨12-14小時；

(4)將步驟(3)得到的混合物裝入剛玉坩堝或匣缽中，適當(dāng)壓實，并置于高溫窯爐中，在氧氣氣氛下，以6-8℃/分鐘的升溫速率加熱至950-1000℃，恒溫13-15小時，自然冷卻至室溫，粉碎，篩分，得到一次燒結(jié)物；

(5)將一次燒結(jié)物、包覆化合物裝入球磨機中，并同時加入一定比例的研磨介質(zhì)，干法球磨12-14小時；

(6)將步驟(5)得到的混合物裝入剛玉坩堝或匣缽中，輕微壓實，并置于高溫窯爐中，在氧氣氣氛下，以6-8℃/分鐘的升溫速率加熱至1250-1270℃，恒溫19-21小時，自然冷卻至室溫，粉碎，篩分，得到多元復(fù)合正極材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：本方法采用二次燒結(jié)工藝，第一次燒結(jié)為預(yù)反應(yīng)階段，第二次燒結(jié)為高溫固相反應(yīng)階段。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(1)中所述的鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(1)中所述的摻雜元素為Mg、Al、Ti、La、Nb等元素中的一種或幾種，摻雜金屬鹽為硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽、乙酸鹽中的一種或幾種。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(2)中所述的絡(luò)合劑為濃度為12-14mol/L的氨水，所述的沉淀劑為濃度為12-14mol/L的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，控制反應(yīng)溫度為110-115℃，調(diào)節(jié)pH值為7-14，反應(yīng)時間為8.5-9.5小時。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(3)中所述的鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰、草酸鋰中的一種或幾種，粒徑D50為6-8微米。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(3)中所述的研磨介質(zhì)為氧化鋯球、瑪瑙球、聚氨酯球、氧化鋁球中的一種，研磨球料比控制在1∶1到10∶1之間。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(5)中所述的包覆元素為Li、B、C、Al、Si、Ti元素中的一種或幾種，所述包覆元素的化合物為氧化物、氫氧化物、含氧酸、含氧酸酯、有機化合物中的一種或幾種。