[發(fā)明專利]花狀三元鋰離子電池正極材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710481641.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN107394191A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高博;王偉;趙夫濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蕪湖浙鑫新能源有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/485
• 分類號(hào): H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11283
• 代理人: 鄒飛艷,張苗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(shù)

鈷酸鋰作為鋰離子電池正極材料廣泛地應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等3C產(chǎn)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(yīng)求的條件下，鈷酸鋰正極材料的價(jià)格昂貴，難以滿足目前動(dòng)力鋰離子電池市場對(duì)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(huán)性能穩(wěn)定而受到廣泛地關(guān)注。尤其加入價(jià)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(guī)模的生產(chǎn)奠定了經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。目前，三元鋰離子電池正極材料正逐步成為電動(dòng)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(dòng)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(gè)難題是大電流放電條件下材料的電化學(xué)性能不穩(wěn)定。這就導(dǎo)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(shí)現(xiàn)大電流的充放電，鋰離子電池在快充快放過程中受到動(dòng)力學(xué)上的抑制，使鋰離子電池及其相關(guān)產(chǎn)品在用戶使用的舒適度和方便性下降，制約著產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)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(kuò)散情況是提高鋰離子電池正極材料倍率性能的一個(gè)重要的手段。如果通過對(duì)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)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(huì)進(jìn)一步提高材料的倍率性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)材料的快速充電，為動(dòng)力鋰離子電池和電動(dòng)汽車的普及應(yīng)用奠定更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用共沉積控制結(jié)晶技術(shù)，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(shè)備投入量少、便于市場化推廣，前景廣闊。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)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(luò)合劑的溶液中進(jìn)行反應(yīng)，過濾，將沉淀物干燥，得前驅(qū)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(qū)體與鋰源化合物進(jìn)行混合，預(yù)熱，預(yù)熱后升溫，保溫，冷卻。

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

本發(fā)明通過共沉積控制結(jié)晶技術(shù)，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(zhì)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(dòng)力電池大電流充放電的需求。采用本發(fā)明制備的材料作為正極材料組裝成扣式電池進(jìn)行測試的結(jié)果顯示，材料倍率性能和循環(huán)性能好、容量高。該方法操作簡單、設(shè)備投入量少、便于市場化推廣，前景廣闊。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)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(fā)明實(shí)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(fā)明實(shí)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(fā)明實(shí)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(huán)性能曲線圖。

具體實(shí)施方式