[發明專利]一種鋰離子電池富鋰錳正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410513820.0
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104241634A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 劉三兵;梅周盛
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 馬榮

1.一種鋰離子電池富鋰錳正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)制備鎳錳鋁復合碳酸鹽前驅體；

(2)高溫下燒結，得到球形或類球形鎳錳鋁復合氧化物；

(3)將步驟(2)制得物加入溶劑中分散均勻，加入鈦酸四丁酯，經水解，得到鎳錳鋁鈦復合化合物；

(4)將鎳錳鋁鈦復合化合物與鋰的化合物混合，經煅燒，得到富鋰錳正極材料。

2.如權利要求1所述的鋰離子電池富鋰錳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中通過共沉淀法制備鎳錳鋁復合碳酸鹽前驅體。

3.如權利要求1或2所述的鋰離子電池富鋰錳正極材料的制備方法，其特征在于，富鋰錳材料為Li₂TiO₃包覆的xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_0.5-a/2Mn_0.5-a/2Al_aO₂材料，0.1≤x≤0.9，0.002≤a≤0.1。

4.如權利要求1-3中任一項所述的鋰離子電池富鋰錳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)具體包括如下步驟：

(1-1)按照xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_0.5-a/2Mn_0.5-a/2Al_aO₂化學式中Ni、Mn、Al化學計量比稱取鎳鹽、錳鹽、鋁鹽配成均勻的混合水溶液；

(1-2)在攪拌狀態下，向混合溶液中加入沉淀劑碳酸鋰；

(1-3)經過濾或者離心、洗滌、干燥得到鎳錳鋁復合碳酸鹽前驅體。

5.如權利要求4所述的鋰離子電池富鋰錳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1-1)中金屬離子總濃度為0.2mol/L～2.5mol/L，控制溶液溫度為25～75℃恒溫，和/或，步驟(1-2)中碳酸鋰的物質的量與金屬離子總的物質的量相同，反應4～24h，和/或，步驟(1-3)中前驅體形貌為球形或類球形，粒徑D50為3～25um。

6.如權利要求1-5中任一項所述的鋰離子電池富鋰錳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)具體包括如下步驟：將步驟(1)得到的前驅體破碎，然后程序控溫空氣氣氛燒結，以0.2～10℃/min升溫速度加熱到350～650℃，保溫3～24h，得到球形或類球形鎳錳鋁復合氧化物。

7.如權利要求1-6中任一項所述的鋰離子電池富鋰錳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)具體包括如下步驟：

(3-1)球形或類球形鎳錳鋁復合氧化物加入乙醇中，分散均勻；

(3-2)在攪拌狀態下，向溶液中加入一定量的鈦酸四丁酯；

(3-3)滴加蒸餾水，蒸餾水的物質的量是鈦酸四丁酯的物質的量的4-10倍；

(3-4)密閉，控制溶液溫度為90～180℃恒溫，保溫2-24h；

(3-5)過濾或者離心、洗滌、干燥。

8.如權利要求1-7中任一項所述的鋰離子電池富鋰錳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)具體包括如下步驟：

(4-1)與鋰的化合物混合均勻；

(4-2)程序控溫空氣氣氛燒結，以0.2～10℃/min升溫速度加熱到450～650℃，保溫1～8h；

(4-3)以0.2～10℃/min升溫速度加熱到750～1000℃，煅燒5～48h；

(4-4)自然降溫至室溫，即得到富鋰錳材料。

9.如權利要求1-8中任一項所述的鋰離子電池富鋰錳正極材料的制備方法，其特征在于，所述的鎳鹽為硝酸鎳、醋酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的一種或幾種；和/或，所述的錳鹽為硝酸錳、醋酸錳、硫酸錳、氯化錳中的一種或幾種；和/或，所述的鋁鹽為硝酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁中的一種或幾種；和/或，所述的鋰的化合物為碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰中的一種或幾種；和/或，所述制備的富鋰錳材料粒徑D50為5-20um，振實密度為≥2.05g/cm³。

10.一種鋰離子電池富鋰錳正極材料，其特征在于，采用如權利要求1-9中任一項方法制得。