[發明專利]4.5V鋰電池正極材料及其生產方法以及4.5V鋰電池正極材料前驅體生產方法

有效

• 申請號: 201610119790.4
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105609756A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 李軍秀;唐洲;袁國和;張愛青
• 申請（專利權）人: 無錫凱力克能源材料有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 張歡勇

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料制備技術領域，涉及一種4.5v鋰電池正極材料及其生產方法以及4.5v鋰電池正極材料前驅體生產方法

背景技術

鋰離子電池上世紀末發展起來的新一代可充式電池，具有重量輕，比能量大，體積小等優異的性能，在數碼產品如手機、筆記本電腦等產品中廣泛使用，并在逐步向其他產品應用領域發展。

隨著手機、筆記本電腦等移動便攜式電子產品的進一步多功能化和小型化，對電池輸出能量密度的要求越來越高，常規電壓4.2V的鈷酸鋰已經不能滿足不斷提高的體積容量密度的要求，研究發現，提高鋰離子電池正極材料的充電電壓，進而提高鋰離子電池體積能量密度成為一種有效途徑，現有的鋰離子電池的充放電區間基本在3.0～4.2V之間，而以鈷酸鋰為正極材料的鋰離子電池充電到4.5V時能夠增加15％以上容量，目前對于高電壓正極材料的研究均通過對正極材料的摻雜，包覆等方式提高材料的高電壓性能。如中國授權公告號CN103236532B的文件公開了一種具有4.5V電壓平臺的鋰離子電池正極材料制造方法，該方法包括以下步驟：將可溶性的鋰鹽、鎳鹽和錳鹽化合物按金屬離子摩爾比為Li：Ni：Mn＝1：0.5：1.5的比例配好，溶解后攪拌均勻，溶液中金屬離子總濃度為0.2～5mol/L；溶解后加入絡合劑，然后將溶液放入密封的容器，再將溶液加熱到150～200℃，在攪拌狀態下，加入濃度為0.5～5mol/L的氫氧化鋰或氫氧化鈉溶液，直到pH值達到10～13；恒溫攪拌10～24小時，降溫，將產物過濾、洗滌、烘干后得到LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料。

對于其前驅體的研究較少，高電壓正極材料同樣需要具有高電壓性能的前驅體原料，如何制備具有高電壓性能的前驅體，尤其是4.5V的前驅體，將是4.5V鋰電池正極材料制備的關鍵技術難點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是解決上述現有技術的不足，提供一種4.5v鋰電池正極材料前驅體生產方法，該方法可以得到具有高電壓性能的前驅體，該前驅體燒結后制成電池，其充放電電壓可以達到4.5v以上。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種4.5v鋰電池正極材料前驅體生產方法，包括以下步驟：

1)配置濃度為0.2～3.0mol/L的鎳鈷混合溶液，并混合添加劑，添加劑M為Mg²⁺、Al³⁺中的一種或兩種溶液，其中鈷離子、鎳離子、M的摩爾比為(1-x-y)：x：y，其中0.02≦x≦0.2之間，y≦0.01；

2)將鎳鈷混合溶液加入反應釜，同時并流加入絡合劑和氫氧化鈉溶液，并且通入氧化劑進行氧化，加料的同時對反應釜中的液體進行持續攪拌，通過控制氫氧化鈉的流量使反應過程中的PH值保持在9.5～10.5，反應溫度保持在50～100℃；

3)將反應釜中溢出的物料進行固液分離、洗滌、脫水和熱處理，便可得到鋰電池正極材料前驅體(Co_1-x-yNi_xM_y)₃O₄，其中0.02≦x≦0.2之間，y≦0.01。

本發明另一方面還提供一種4.5v鋰電池正極材料生產方法，包括以下步驟：將得到的前驅體與鋰源在高效混合機中混合，然后對混合均勻后的物料進行進行煅燒、最后降溫破碎可得到的鋰電池正極材料。

本發明另一方面還可以一種利用上述方法制備的4.5v鋰電池正極材料。

本發明與現有技術相比，其具有以下有益效果：

1.反應連續進行，工藝穩定，操作性強；

2.反應皆在溶液中進行，容易通過調整反應條件可獲得高振實密度，大粒徑顆粒的前驅體；

3.鎳鈷化合物、添加元素在溶液中可以達到原子級混合，混合程度遠大于粉末狀的鎳鈷化合物，簡化了在鋰電池正極材料生產過程中的混合、煅燒等工序。

附圖說明

圖1為實施例1中得到的4.5v鋰電池正極材料前驅體電鏡圖

圖2為對比例1中得到的4.5v鋰電池正極材料前驅體粒徑圖

圖3為實施例1中得到的4.5v鋰電池正極材料前驅體XRD物相圖譜。

具體實施方式