[發明專利]一種釩酸鋰包覆富鋰氧化物固溶體材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710477294.0
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN109103423A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 宋英杰;徐寧;伏萍萍;馬倩倩;吳孟濤
• 申請（專利權）人: 天津巴莫科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 天津津專知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12220
• 代理人: 梁軍

本發明涉及一種釩酸鋰包覆富鋰氧化物固溶體材料的制備方法。本發明屬于鋰離子二次電池正極材料技術領域。釩酸鋰包覆富鋰氧化物固溶體材料的制備方法主要包含如下步驟：1)采用先低溫后高溫的階梯控溫模式，制備摩爾比Mn：Ni：Co＝0.5:0.23:0.1的碳酸鹽前驅體；2)混入鋰源，進行高溫焙燒制備富鋰氧化物固溶體材料；3)在富鋰氧化物固溶體材料表面包覆釩酸鋰。本發明的優點包括：低溫模式下，前驅體的初始粒度較小，抑制了初始階段碳酸鹽前驅體粒度的過快生長；高溫模式下，新生成的沉淀會以低溫模式下生成前驅體為核緩慢生長，消除了低溫模式下生成的細粉，得到了振實密度高，球形度好的前驅體。

技術領域

本發明屬于鋰離子二次電池正極材料技術領域，特別是涉及一種釩酸鋰包覆富鋰氧化物固溶體材料的制備方法。

背景技術

普及應用新能源汽車的關鍵是要實現其經濟性和使用的便利性與傳統燃油汽車相當。動力電池是新能源汽車的核心部分，其中鋰離子電池在成本、能量密度方面具有明顯的優勢，將能夠大幅度提升新能源汽車經濟性和使用的便利性，鋰離子電池體系中正極材料是決定性因素。新能源汽車應全部或部分采用電力驅動，與傳統燃油汽車相比，能夠減少燃料消耗，但是目前新能源汽車在全生命周期內燃料消耗節省的費用尚不能抵消所增加的成本。若純電動汽車續航里程達到400公里，在電池系統成本降低至1.0元/Wh以下的條件下，全生命周期內的經濟性能夠接近傳統燃油汽車。提升新能源汽車的使用便利性，增加純電驅動行駛的續航里程是關鍵。為增加續航里程，必須增加搭載動力電池系統存儲的能量，在不顯著增加新能汽車重量和體積的前提下，必須提高動力電池的比能量和能量密度。若純電動汽車續航里程達到400公里，動力電池系統比能量需要提升至250Wh/kg左右，單體電池比能量需提升到350Wh/kg。

富鋰氧化物固溶體正極材料具有比容量高、成本低、安全性能好等特點，是新一代鋰離子動力電池比能量密度達到350Wh/kg目標的最具應用前景的候選正極材料之一。

基于富鋰氧化物固溶體材料高比容量高電壓的優異性能，國內很多公司和研究機構近十年都投入了一定的精力對其進行研究。但由于富鋰氧化物固溶體材料循環過程中結構會發生變化，導致材料首次庫倫效率較低，循環性能較差，限制了其廣泛應用。

常見的制備方法是首先通過共沉淀法制備得到元素均勻分布的前驅體，然后再混入鋰源，并通過高溫固相反應制備得到最終產品。根據沉淀劑的不同，前驅體主要包含二大類，一是氫氧化物沉淀，二是碳酸鹽沉淀。氫氧化物沉淀為了防止二價錳的氧化，需通入惰性氣體，生產成本較高，過程不易控制；碳酸鹽沉淀難以生成10微米以下的前驅體，且由于生長速度較快導致振實密度偏低，影響產品加工性能和比能量密度的發揮。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種釩酸鋰包覆富鋰氧化物固溶體材料的制備方法。

本發明的目的是提供一種具有工藝簡單，操作方便，前驅體振實密度高、球形度好，提高了產品循環性能；提高了富鋰氧化物固溶體材料的首次庫倫效率等特點的釩酸鋰包覆富鋰氧化物固溶體材料的制備方法。

本發明釩酸鋰包覆富鋰氧化物固溶體材料的制備方法所采取的技術方案是：

一種釩酸鋰包覆富鋰氧化物固溶體材料的制備方法，其特征是：釩酸鋰包覆富鋰氧化物固溶體材料的制備方法包括以下工藝步聚：

1)按照摩爾比Mn：Ni：Co＝0.5:0.23:0.1，稱取錳源、鎳源和鈷源，配制金屬離子總濃度為1－2mol/L的混合鹽溶液；

2)在1－2mol/L碳酸鈉溶液中加入氨水，溶液中氨水濃度為0.25－0.5mol/L，標記為混合堿溶液；

3)在攪拌速度為500－800轉/分鐘條件下，并加熱到30－40℃；

4)滴加混合鹽溶液和混合堿溶液，控制溶液pH＝7.8－8.2；