[發明專利]一種高電壓鋰離子電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410854801.4
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104852043A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 郭建;張聯齊;周恩婁;張楠
• 申請（專利權）人: 常州益輝新能源科技有限公司;江南石墨烯研究院
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種高電壓鋰離子電池正極材料，其特征在于：它的化學式為LiNi_mCo_nMn_1-m-nO₂,其中，0.1≤m<1；0≤n≤0.5；0<m+n<1。

2.根據權利要求1所述的高電壓鋰離子電池正極材料，其特征在于，該材料的形貌為粒度分布均勻的小單晶顆粒。

3.根據權利要求2所述的高電壓鋰離子電池正極材料，其特征在于：顆粒的粒度分布為3.0≤D₁₀≤6.0；6.0≤D₅₀≤13.0；10.0≤D₉₀≤20.0；1.0≤(D₉₀-D₁₀)/D₅₀≤2.0。

4.一種如權利要求1至3所述高電壓鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：具體步驟如下：

步驟一、層狀(Ni_mCo_nMn_1-m-n)(OH)₂前驅體的制備，包括：

1-1、以摩爾比Ni:Co:Mn＝m:n:1-m-n的比例配制0.5-2.5M的鎳鈷錳材料鹽溶液1-100L，其中，0.1≤m<1；0≤n≤0.5；0<m+n<1；

1-2、以0.01-1L/min的速率向反應釜中勻速加入配制好的該鹽溶液，通過2-10M的氫氧化鈉溶液在pH值在10-12的條件下進行共沉淀反應得到前驅體固液混合物，沉淀固體分子式為(Ni_mCo_nMn_1-m-n)(OH)₂其中，0.1≤m<1；0≤n≤0.5；0<m+n<1；

1-3、在所有鹽溶液完全注入反應釜后停止反應，固液混合物通過離心過濾分離，洗滌至中性后在80-200℃下烘干4-10h，得到分子式為(Ni_mCo_nMn_1-m-n)(OH)₂(其中，0.1≤m<1；0≤n≤0.5；0<m+n<1)的前驅體；

步驟二、制備小顆粒三元前驅體，包括：

2-1、使用粉碎機將上述前驅體破碎為粒徑為0.5-3μm的顆粒，破碎過程中使用分散劑以避免細小顆粒團聚；

2-2、破碎后的前驅體在120℃烘干；

步驟三、制備單晶氧化物顆粒，包括：

3-1將步驟二制得的小顆粒前驅體置于馬弗爐中進行預燒結處理，其處理溫度為700-1200℃；

3-2將預燒結處理后的小顆粒前驅體進一步破碎過篩得到單晶氧化物顆粒，其分子式為(Ni_mCo_nMn_1-m-n)₂O₃，其中，0.1≤m<1；0≤n≤0.5；0<m+n<1；

步驟四、制備單晶LiNi_mCo_nMn_1-m-nO₂顆粒；

4-1、稱取步驟三制得的單晶氧化物顆粒，并按照Li:M＝1.05-1.20的摩爾比稱取鋰鹽，其中，M為過渡金屬；

4-2、按照單晶氧化物顆粒和鋰鹽總質量與混料球的質量比為1：(1～2)的比例稱取混料球；

4-3、將稱好的單晶氧化物顆粒和鋰鹽與混料球一起放入混料機中，混料2-8小時，直至單晶氧化物顆粒和鋰鹽混合均勻；

4-4、將上述混合均勻的單晶氧化物顆粒和鋰鹽置于馬弗爐中進行多段焙燒，其焙燒溫度300-1200℃，焙燒時間8-30h，多段焙燒后經冷卻、破碎、過篩得到單晶形貌的粉體顆粒LiNi_mCo_nMn_1-m-nO₂。

5.根據權利要求4所述高電壓鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟1-1中的鎳鈷錳材料鹽溶液，包括鎳鹽、鈷鹽和錳鹽均為易溶于水的硫酸鹽、氯酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽。