[發(fā)明專利]一種鋰離子二次電池復(fù)合正極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710384214.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN107369815B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申蘭耀;王汝娜;張振宇;沈偉;周恒輝;楊新河
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青海泰豐先行鋰能科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 劉召民

本發(fā)明公開了一種鋰離子二次電池復(fù)合正極材料及其制備方法，該材料包含高鎳正極材料和貧鋰態(tài)的鈷酸鋰，通過以貧鋰態(tài)鈷酸鋰為手段，可有效去除高鎳材料表層殘鋰并且對(duì)高鎳材料表層結(jié)構(gòu)無破壞，從而增加材料的表層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和存儲(chǔ)性能，有利于循環(huán)性能的發(fā)揮，同時(shí)，本發(fā)明在有效消除高鎳材料表層殘鋰的同時(shí)生成了具有電化學(xué)活性的貧鋰態(tài)鈷酸鋰，有效增加了材料的倍率性能和庫倫效率，從而進(jìn)一步提升了材料的充放電比容量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子二次電池復(fù)合正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為一種可充電的二次電池，由于其能量密度高，自放電小，循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在筆記本，手機(jī)等數(shù)碼電子產(chǎn)品中。特別是隨著今年來油價(jià)的不斷上漲和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，純電動(dòng)汽車的發(fā)展越來越引起政府和企業(yè)方面的關(guān)注。

目前限制電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素就是其續(xù)航里程還不能滿足人們的生活需求。因此，開發(fā)高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命的鋰離子電池正極材料也就變得越來越迫切。其中高鎳體系的正極材料特別是NCA和NCM811等材料引起了人們的廣泛關(guān)注和研究。

鎳鈷鋁酸鋰等高鎳材料雖然具有比較高的充放電比容量，但隨著材料體系中鎳含量的升高，材料的表面活性以及表層殘堿如氫氧化鋰、碳酸鋰含量的引起的電化學(xué)性能衰減問題也越來越嚴(yán)重。現(xiàn)有的改善方法一般是對(duì)正極材料表面進(jìn)行金屬氧化物、氟化物或者磷酸鹽的包覆。但通過包覆的方法不能有效的去除表層殘鋰，增加包覆量又會(huì)引起材料放電容量的降低。

或者通過對(duì)高鎳材料進(jìn)行水洗，將表層的殘堿洗出的方法來提升材料的存儲(chǔ)和循環(huán)性能。但水洗的方法通常會(huì)破壞材料的表層結(jié)構(gòu)，從而引起材料庫倫效率、充放電容量等的降低，不能滿足電性能需求。

另外，也要通過將高鎳材料和其他商用電極材料進(jìn)行混合或者復(fù)合的方法，以期望通過其他電極材料來一定程度的抵消或弱化高鎳材料存在的缺點(diǎn)。如申請(qǐng)?zhí)?01410461935.X的發(fā)明專利“一種高容量的鋰離子電池正極材料及其制備方法”所述，將鎳鈷鋁酸鋰和鈷酸鋰兩種活性物質(zhì)按一定的比例混合均勻，加入到三價(jià)鋁源溶液中攪拌形成固液混合物，使鋁源溶液均勻包覆在活性物質(zhì)顆粒表面，再進(jìn)行干燥并經(jīng)煅燒而成。但上述這種復(fù)合包覆的方法仍按不能有效去除高鎳體系表層材料或依然存在上述提到的不足，不能有效改善高鎳材料本身存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子二次電池復(fù)合正極材料，該材料包含高鎳正極材料和貧鋰態(tài)的鈷酸鋰，顯著降低了高鎳體系材料的表層殘鋰，有效提升了材料的比容量、庫倫效率和循環(huán)壽命等。

本發(fā)明的另一目的是提供一種鋰離子二次電池復(fù)合正極材料的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鋰離子二次電池復(fù)合正極材料，包括鋰離子二次電池高鎳正極材料和貧鋰態(tài)的鈷酸鋰，所述鋰離子二次電池高鎳正極材料是以通式Li_1+xNi_1-y-zCo_yM_zO₂表示的含鋰復(fù)合氧化物，M為選自Al，Mn的至少一種元素，0x≤0.2，0≤y≤0.4，0≤z≤0.4，0≤y+z≤0.6，所述貧鋰態(tài)的鈷酸鋰是以通式Li_aCoO₂表示的含鋰復(fù)合氧化物，0＜a＜1。

進(jìn)一步地，所述貧鋰態(tài)的鈷酸鋰在所述鋰離子二次電池復(fù)合正極材料中所占的重量分?jǐn)?shù)為0.1～40％，優(yōu)選0.1～33％。

進(jìn)一步地，所述鋰離子二次電池高鎳正極材料的中值粒徑為2-20μm，優(yōu)選7～12μm。

進(jìn)一步地，所述貧鋰態(tài)的鈷酸鋰的中值粒徑為0.1～15μm，優(yōu)選0.6～2μm。

進(jìn)一步地，所述貧鋰態(tài)的鈷酸鋰的晶體結(jié)構(gòu)可以是層狀、尖晶石或者鹽巖結(jié)構(gòu)。