[發明專利]鎳鈷鋁三元正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410542043.2
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104393285A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 桂松;徐榮;常嘉興;黃進清
• 申請（專利權）人: 鴻源控股有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/485;H01M4/62
• 代理公司: 深圳市德力知識產權代理事務所 44265
• 代理人: 林才桂

1.一種鎳鈷鋁三元正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下歩驟：

(1)將鎳鹽、鈷鹽、鋁鹽按照一定的摩爾比混合，加入去離子水攪拌溶解，制成混合鹽溶液；將可溶性堿溶于去離子水中，配制成堿溶液；將氧化劑溶于去離子水中，配制成氧化劑溶液；在25～80℃下，將堿溶液和氧化劑溶液分別以5mL/min～100mL/min的流速同時加入到所述混合鹽溶液中，勻速攪拌，待堿溶液和氧化劑溶液完全加入后，密封反應釜，常壓下繼續攪拌反應3～8h，得到共沉淀反應混合物；將上述共沉淀反應混合物進行固液分離，用去離子水洗滌3～4次，將過濾物置于烘箱中，在80～100℃下真空干燥12～24h，得到三元正極材料前驅體；

(2)在上述三元正極材料前驅體中加入鋰鹽混合研磨，鋰鹽的加入量為Li:(Ni+Co+Al)摩爾比為1～1.2:1，研磨均勻后，進行高溫固化反應：先在500℃下保溫5h，再升溫到900℃下燒結24h，得到正極材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂；

(3)將鋰鹽和硼化合物按照摩爾比Li:B＝1：2加入到乙醇溶液中，攪拌1～2h，將正極材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂加入到該溶液中，在70～80℃的溫度下混合攪拌4～8h，直到乙醇完全蒸發，在空氣氣氛400～600℃下熱處理4～10h，得到Li₂O-2B₂O₃包覆的鎳鈷鋁三元正極材料。

2.如權利要求1所述的一種鎳鈷鋁三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述歩驟(1)中，所述鎳鹽為硫酸鎳，硝酸鎳和氯化鎳中的至少一種，所述鈷鹽為硫酸鈷，硝酸鈷和氯化鈷中的至少一種，所述鋁鹽為硝酸鋁和硫酸鋁的至少一種。

3.如權利要求1所述的一種鎳鈷鋁三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述歩驟(1)中，所述鎳鹽、鈷鹽、鋁鹽按摩爾比Ni:Co:Al＝16:3:1的比例配制混合鹽溶液。

4.如權利要求1所述的一種鎳鈷鋁三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述歩驟(1)中，所述混合鹽溶液中金屬離子濃度為0.25mol/L～2mol/L。

5.如權利要求1所述的一種鎳鈷鋁三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述歩驟(1)中，所述可溶性堿為氫氧化鈉，氫氧化銨和氫氧化鉀中的至少一種；所述氧化劑為Na₂S₂O₈和K₂S₂O₈中的至少一種。

6.如權利要求1所述的一種鎳鈷鋁三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述歩驟(1)中，所述堿溶液中可溶性堿的濃度為1mol/L～5mol/L；所述氧化劑溶液中氧化劑的濃度為1mol/L～2mol/L。

7.如權利要求1所述的一種鎳鈷鋁三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述歩驟(2)中所述鋰鹽為氫氧化鋰，乙酸鋰，草酸鋰和碳酸鋰中的至少一種。

8.如權利要求1所述的一種鋰離子電池三元正極材料的制備方法,其特征在于，所述歩驟(2)中的高溫固相反應在空氣或氧氣氣氛中進行。

9.如權利要求1所述的一種鎳鈷鋁三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述歩驟(3)中所述鋰鹽為氫氧化鋰，乙酸鋰，草酸鋰和碳酸鋰中的至少一種；所述硼化合物為H₃BO₃，B₂O₃和BPO₄中的至少一種；投料比按質量比Li₂O-2B₂O₃:LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂＝1～5:100。

10.一種采用權利要求1-9任一項所述的制備方法制得的鎳鈷鋁三元正極材料，其特征在于，包括三元正極材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂和包覆材料Li₂O-2B₂O₃，所述包覆材料Li₂O-2B₂O₃分布在所述三元正極材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂表面，將其包覆起來，其中，所述包覆材料Li₂O-2B₂O₃與三元正極材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂的質量比為1～5:100。