[發(fā)明專利]一種鋰離子電池鎳基多元正極材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510565836.0
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105098161A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡振勇;李艷;石慧;袁榮忠;李陽興;李旭;蔣湘康;譚欣欣
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南杉杉新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/52;H01M4/62;H01M4/1391;H01M10/0525
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源材料領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著近年來鋰離子電池逐步應(yīng)用到電動工具上，對鋰離子正極材料提出了越來越苛刻的要求，不僅要滿足容量、電壓的要求，更注重對電池安全性能的要求。LiNiO₂同LiCoO₂一樣，具有六方層狀結(jié)構(gòu)，比鈷酸鋰具有一定的優(yōu)勢，其首次放電容量可達(dá)190-200mAh/g，另外鎳資源比鈷資源豐富，在價(jià)格上更具有競爭力。但是LiNiO₂也有其劣勢，制備比鈷酸鋰要復(fù)雜得多，合成困難，制備過程中的微小差別就會造成材料性能的巨大差異；LiNiO₂在充放電過程中發(fā)生一系列的相變，導(dǎo)致其電化學(xué)性能變差，循環(huán)性能衰減很快；LiNiO₂在高溫下容易生成Li_1-xNi_1+xO₂，其中Ni²⁺會占據(jù)Li⁺的位置，出現(xiàn)陽離子混排現(xiàn)象，且在充電過程中，Ni²⁺氧化為Ni³⁺或Ni⁴⁺會造成晶體結(jié)構(gòu)的局部坍塌。

研究發(fā)現(xiàn)對LiNiO₂材料進(jìn)行摻雜可以解決目前所面臨的問題，可以有效的提高材料的電化學(xué)性能和改善材料的安全性能。LiNiO₂與LiCoO₂是同構(gòu)化合物，Ni與Co的離子半徑及化學(xué)性質(zhì)差別較小，無論以任何比例混合兩者之間都可以形成固溶體，摻入適量的Co可以促進(jìn)LiNiO₂合成過程中層狀結(jié)構(gòu)的有序形成，增加可逆容量，提高循環(huán)性能。但是，材料的穩(wěn)定較差，研究證實(shí)，LiNi_1-xCo_xO₂再摻入少量的Al，通過Co與Al的協(xié)同作用，材料的電化學(xué)性能不但得到改善，而且摻Al有效的抑制了嵌鋰引起的相變，穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)。

如中國專利CN103296263A一種鋰離子電池正極材料球形鎳鈷鋁酸鋰的制備方法，采用球形的氫氧化鎳鈷鋁前驅(qū)體與鋰鹽混合燒結(jié)，放電容量高，但是未對材料表面進(jìn)行包覆處理，充放電過程中材料表面易于電解液表面發(fā)生反應(yīng)，電化學(xué)循環(huán)性能衰減嚴(yán)重；CN102593463A一種表面包覆處理的鋰離子電池正極材料及其制備方法，采用噴霧干燥方法使包覆物沉積表面后高溫?zé)Y(jié)，但是包覆物不易包覆在表面，均勻性差，且材料接觸水溶液后電化學(xué)性能變差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種鋰離子電池鎳基多元正極材料。

本發(fā)明的另一目的是提出該鎳基多元正極材料的制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案為：

一種鋰離子電池鎳基多元正極材料，該正極材料為粉末物質(zhì)，化學(xué)式為Li_aNi_xCo_yAl_zO₂/(BaTiO₃)_n，其中0.9≤a≤1.2，0.75≤x≤0.95，0.05≤y≤0.25，0≤z≤0.05,0＜n≤0.005；BaTiO₃為包覆層。

優(yōu)選地，其中0.75≤x≤0.95，0.05≤y≤0.2，0.01≤z≤0.05。

本發(fā)明所述鋰離子電池鎳基多元正極材料的制備方法，包括步驟：

1)將Ni_xCo_yAl_Z(OH)₂前驅(qū)體與鋰源按照摩爾比Li/(Ni+Co+Al)＝0.9～1.2混合，在球磨機(jī)上混料0.5～5h，然后將物料在氧氣氣氛中燒結(jié)5～30h，燒結(jié)溫度控制在600～900℃，自然降溫至室溫出爐，粉碎過篩后，得到Li_aNi_xC_oyAl_zO₂；

2)將聚合物溶解在有機(jī)溶劑中，然后加入步驟1)所得Li_aNi_xCo_yAl_zO₂到有機(jī)溶劑中分散均勻，加入BaTiO₃，分散均勻后置于烘箱中干燥；