[發明專利]一種鎳鈷錳酸鋰材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710474999.7
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107180963A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 黃小麗;李延俊;岳波;王俊安;向中林
• 申請（專利權）人: 四川科能鋰電有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 陳蔣玲

技術領域

本發明涉及電池正極材料領域，具體涉及一種鎳鈷錳酸鋰材料及其制備方法。

背景技術

層狀鎳鈷錳酸鋰(NCM)復合正極材料是一種極具發展前景的材料，與LiCoO₂、LiNiO₂和LiMnO₂相比，具有成本低、放電容量大、循環性能好、熱穩定性號、結構比較穩定等優點。NCM通過Ni-Co-Mn的協同效用，結合了三種材料的優點：LiCoO₂的良好循環性能，LiNiO₂的高比容量和LiMnO₂的高安全性能和低成本等，已成為目前最具發展前景的新型鋰離子電池正極材料之一。NCM隨著Ni-Co-Mn三種元素比例的變化表現出不同的性能，衍生出多種正極材料，目前主研的大致包括：LiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂(111型)、LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂(424型)、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(523型)、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(622型)和LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(811型)，隨著組分中Ni含量的升高，材料的實際放電容量會逐漸升高，但其循環性能和熱穩定性能會逐漸變差，并且隨著Ni含量的增加，材料表面的LiOH和Li₂CO₃增加，降低了材料的加工性能。但為滿足未來電動汽車動力電池對能量密度和續航里程的要求，開發具有高容量的811型NCM正極材料已成必然。為改善高鎳基NCM正極材料的缺陷，目前可通過離子摻雜和表面包覆等措施改善NCM的上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供鎳鈷錳酸鋰材料的制備方法，該制備方法通過對811型NCM正極材料同時摻雜Mg、Al或Ti、F，有效提高了材料的倍率放電性能和比容量，并且有效抑制了充放電過程中HF對材料的腐蝕，降低Co的溶解，大大提高了材料的結構穩定性和熱穩定性能。

本發明通過下述技術方案實現：

一種鎳鈷錳酸鋰材料，為Mg、Al或Ti、F三者摻雜到811型鎳鈷錳酸鋰正極材料制備得來。

為LiNi_0.8-xA_xB_yCo_0.1Mn_0.1O_2-zF_z，其中A：Mg；B＝Al或Ti；x＝0.005～0.03；y＝0.005～0.03，z＝0.005～0.03。

為由多孔Al₂O₃包覆的Mg、Al或Ti、F三者摻雜的811型鎳鈷錳酸鋰正極材料。

一種如鎳鈷錳酸鋰材料的制備方法，將811型NiCoMn前驅體和兩種金屬：Mg、Al或Ti，配置成Mg-Al-NiCoMn混合液或者Mg-Ti-NiCoMn混合液，干燥得鎳鈷錳酸鋰材料前驅體；將鎳鈷錳酸鋰材料前驅體和鋰源、F源球磨后混合均勻煅燒再自然冷卻得Mg、Al或Ti、F三者摻雜的811型鎳鈷錳酸鋰正極材料。

811型NiCoMn前驅體采用共沉淀制備得來，其中選擇碳酸鈉為沉淀劑。

共沉淀反應中控制溶液pH值為11.5-11.8。

加入沉淀劑反應后，陳化3-4h。

采用多孔Al₂O₃溶膠高速霧化噴覆在Mg、Al或Ti、F三者摻雜的811型鎳鈷錳酸鋰正極材料上并在80-90℃下攪拌均勻，在500-750℃溫度下保溫6-8h即得多孔Al₂O₃包覆的811型鎳鈷錳酸鋰正極材料，多孔Al₂O₃的量為811型鎳鈷錳酸鋰正極材料的1wt％-3wt％。