[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

技術領域

本發明涉及電極材料領域，具體涉及一種鎳鈷鋁三元電極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池作為新一代環保、高能電池，己成為電池產業發展的重點之一。目前研究較多的鋰離子電池正極材料主要有LiCoO₂，LiNiO₂，LiMn₂O₄，LiFePO₄等，均存在自身的不足和缺陷。研究者一直致力于新一代鋰離子電池材料的研究。

基于LiCoO₂和LiNiO₂有類似于α-NaFeO₂層狀結構，LiNi_1-xCo_xO₂(0<x<1)已經被廣泛研究。為了提高正極材料電化學性能，一些其它金屬元素，例如Al，Mn，Fe和Nb已經被利用來部分取代Ni和Co。近來，三元層狀結構的Li[Ni-Co-Mn]O₂正極材料由于其高的放電容量以及毒性小等優點成為了當今研究的熱點。Li[Ni-Co-Al]O₂正極材料由于其高的熱穩定性和放電容量也成為研究的熱點。三元正極材料的反應可逆性好，大電流放電能力強，有較好的循環穩定性和安全性能，并且將充放電電壓范圍適當拓寬時，比容量可以提升至200mAh/g以上而不會出現由于過充電引起的安全問題或結構不穩定現象，被認為是最有可能取代LiCoO₂的正極材料，其商品化具有較大的發展空間。

目前，三元正極材料還存在高溫循環性能差的缺點?；钚圆牧衔镔|與電解液接觸，在高溫條件下，會被HF等腐蝕，破壞界面結構，進而導致金屬Ni，Co，Al在電解液中的溶解，造成容量的衰減。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種循環性能好的鎳鈷鋁三元正極材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提供一種鎳鈷鋁三元正極材料的制備方法，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。

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。

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。

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。

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。

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。