[發明專利]花狀三元鋰離子電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710481641.7
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107394191A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 高博;王偉;趙夫濤
• 申請（專利權）人: 蕪湖浙鑫新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 鄒飛艷,張苗

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料，具體地，涉及一種花狀三元鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

鈷酸鋰作為鋰離子電池正極材料廣泛地應用于手機、筆記本電腦、數碼相機等3C產品中。但鈷酸鋰正極材料中的鈷含量高，在我國鈷資源供不應求的條件下，鈷酸鋰正極材料的價格昂貴，難以滿足目前動力鋰離子電池市場對大量正極材料的需求。

三元鋰離子電池正極材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂因其容量高、循環性能穩定而受到廣泛地關注。尤其加入價格低廉的錳元素之后，材料的成本得到了大幅度的降低，為大規模的生產奠定了經濟基礎。目前，三元鋰離子電池正極材料正逐步成為電動汽車的首選鋰離子電池正極材料，市場份額也在逐年增大。

但是，三元鋰離子電池正極材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂作為動力鋰離子電池正極材料，在使用過程中仍然存在一定問題。其中，比較突出的一個難題是大電流放電條件下材料的電化學性能不穩定。這就導致三元鋰離子電池正極材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂在使用過程中，難以實現大電流的充放電，鋰離子電池在快充快放過程中受到動力學上的抑制，使鋰離子電池及其相關產品在用戶使用的舒適度和方便性下降，制約著產品的進一步發展應用。

通過增大鋰離子電池材料和電解液的接觸面積，改善鋰離子在電解液和正極材料之間的擴散情況是提高鋰離子電池正極材料倍率性能的一個重要的手段。如果通過對材料結構進行調控，制備出具有和電解液更多接觸面的三元鋰離子電池正極材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，無疑會進一步提高材料的倍率性能，進而實現材料的快速充電，為動力鋰離子電池和電動汽車的普及應用奠定更加堅實的基礎。

發明內容

本發明采用共沉積控制結晶技術，制備了純凈的花狀鋰離子電池正極材料，LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中，0.3≤x≤0.35，0.3≤y≤0.35，該方法操作簡單、設備投入量少、便于市場化推廣，前景廣闊。

為了實現上述目的，本發明提供一種花狀三元鋰離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將含有鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的混合溶液和沉淀劑溶液在含有絡合劑的溶液中進行反應，過濾，將沉淀物干燥，得前驅體；其中，鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的混合溶液中Ni、Co、Mn的摩爾比為：x：y：1-x-y，其中，0.3≤x≤0.35，0.3≤y≤0.35；(2)將前驅體與鋰源化合物進行混合，預熱，預熱后升溫，保溫，冷卻。

本發明還提供一種花狀三元鋰離子電池正極材料，根據前文所述的制備方法制備得到。

本發明通過共沉積控制結晶技術，制備了純凈的花狀三元鋰離子電池正極材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中，0.3≤x≤0.35，0.3≤y≤0.35，材料純凈、無雜質生成；且花狀鋰離子電池正極材料比表面積大，與電解液接觸面積更好，倍率性能好，可滿足動力電池大電流充放電的需求。采用本發明制備的材料作為正極材料組裝成扣式電池進行測試的結果顯示，材料倍率性能和循環性能好、容量高。該方法操作簡單、設備投入量少、便于市場化推廣，前景廣闊。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為本發明實施例1制得的花狀三元鋰離子電池正極材料的形貌圖；

圖2為本發明實施例1制得的花狀三元鋰離子電池正極材料的XRD圖；

圖3為本發明實施例1中花狀三元鋰離子電池正極材的倍率性能曲線圖；

圖4為本發明實施例1中花狀三元鋰離子電池正極材料在2C條件下的循環性能曲線圖。

具體實施方式