[發明專利]一種具有濃度梯度的鎳鋰離子電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410598637.5
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104409716A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 譚強強;闞光偉;徐宇興
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;楊晞

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種具有濃度梯度的鎳鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

隨著電動汽車的快速發展，鋰電池得到了更廣泛應用，鋰電池材料發展迅速，電動車更長的續航里程要求鋰離子電池具有更高的能量密度。三元材料因為高的比容量、性能好、價格低廉等特點，得到迅猛發展，其中高鎳三元材料因為具有更高的比容量而被認為最有前途的鋰離子電池正極材料之一。

高鎳材料在實際應用過程中，存在電池安全性問題，同時大倍率和循環電化學性能差。為了提高鋰電池容量，同時兼顧電池安全性問題，通常將高鎳材料與其他材料(如LiMn₂O₄，LiCoO₂，Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂等)混合使用，或者是通過包覆來提高電化學性能，達到提高整體效益的目的。

專利CN103715413A提供了一種包覆ZnO的單晶三元正極材料制備方法，該方法如下：稱取碳酸鋰、三元前軀體[Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3]和氧化鎂，混料，煅燒制得樣品一；然后稱取碳酸鋰、氧化鈷、氧化鎂，混料，煅燒制得樣品二；稱取樣品一、樣品二及二氧化鈦，混料，進行煅燒制得最終混合產品。該方法采用固相法包覆三元材料，進而與鈷酸鋰進行混合煅燒使用，所得材料包覆不均勻，顆粒團聚較多，同時操作過程較復雜，成本高。

專利CN103618064A提供了一種氧化鋁復合鎳鈷錳酸鋰三元材料的制備方法，采用Ni、Co、Mn的可溶鹽，氨水為絡合劑，氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨為沉淀劑，通過共沉淀合成復合三元前驅體，然后將鋁的可溶性鹽溶液滴加到所合成的前驅體溶液中，再經過濾、烘干、配料、煅燒合成三元正極材料。該方法提供了一種氧化鋁包覆低鎳三元材料(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)的方法，雖然循環性能得到提升，但是電化學容量偏低。

專利CN103022471A提供了一種改善高鎳三元正極材料電化學性能的方法，首先將可溶性Co鹽制成溶液，然后將將高鎳三元正極材料分散到可溶性鈷鹽溶液中并攪拌，再向其滴入可溶性鋰鹽，噴霧干燥所得混合物液體，煅燒得到包覆的三元正極材料。該方法是在制備好的三元正極材料表面進行再包覆，通過噴霧進行干燥處理，然后進行再煅燒，成本較大。

由此可以看出，現有技術中存在著高鎳鋰電池材料不足的問題，還有電池的安全性問題、電化學循環及倍率的問題以及成本較大等問題。

發明內容

本發明針對的技術問題是高鎳鋰電池材料的不足，包括安全性問題、電化學循環及倍率問題，公開一種具有濃度梯度的鎳鋰離子電池正極材料及制備方法。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：