[發明專利]鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710544800.3
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107317025A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 錢飛鵬;馬巖華;趙春陽;李佳軍;陳益平
• 申請（專利權）人: 無錫晶石新型能源有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙)32257
• 代理人: 秦昌輝

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料的制備領域，尤其涉及一種鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法。

背景技術

作為鋰離子電池正極材料的鎳鈷鋁酸鋰憑借其較高的比容量、能量密度、較好的循環性能迅速成為鋰電池行業的“新興材料”。鎳鈷鋁酸鋰在乘用車(特斯拉)上的成功應用，使其成為國內各正極材料企業重點研發的對象。

目前鎳鈷鋁酸鋰的合成條件苛刻，合成時Ni²⁺的生成不可避免，因此合成時通常在O₂氣氛中進行，以減少鋰離子混排現象，提高正極材料的電化學性能。

申請號為201210515866.7的發明專利，公開了一種鋰離子電池正極材料用鋰鎳鈷鋁氧化物的制備方法，該方法將鎳鈷鋁前軀體與鋰鹽按一定比例混合，在高溫及高壓氧氣氣氛中煅燒，粉碎后得到所需產物。該方法在制備正極材料時，為使氧氣充分滲透入料層，需要高濃度和高壓的氧氣氛圍，對通入的氧氣的純度及煅燒設備的密封性具有嚴格的要求。

因此，開發一種對制備過程氧氣濃度依賴較小、且制備出的鋰離子電池正極材料性能優異的方法成為亟待解決的問題。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創新，以期創設一種鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法，使其更具有產業上的利用價值。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法，該反應體系對氧氣的依賴較小，在無需增壓的情況下料層中也能有充足的氧氣氣氛，提高了鎳鈷鋁酸鋰正極材料的比容量及循環性能。

本發明提出的一種鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

S1.將鋰源與鎳鈷鋁前軀體按摩爾比1:1～1.05:1混合，同時添加高價金屬或非金屬氧化物，一起混合均勻，制得原料混合物，所述鋰源的摩爾量按照所述鋰源中鋰元素的摩爾量計，所述鎳鈷鋁前軀體的摩爾量按照鎳、鈷、鋁金屬的摩爾量之和計，所述高價金屬或非金屬氧化物包括CrO₃、V₂O₅、PbO₂、Ni₂O₃、As₂O₅中的一種或多種；

S2.將步驟S1制得的原料混合物在氧氣氣氛中煅燒，冷卻后粉碎過篩得到產品。

進一步的，所述步驟S1中，高價金屬或非金屬氧化物的重量為鎳鈷鋁前軀體重量的1％～5％。

進一步的，所述步驟S2中，氧氣氣氛中氧氣的濃度為65％～85％。

進一步的，所述步驟S2中，煅燒溫度為750～850℃，燒結8-20h。

進一步的，所述步驟S1中，鋰源為氫氧化鋰。

借由上述方案，本發明至少具有以下優點：在制備鎳鈷鋁酸鋰過程中，向體系中添加高價金屬或非金屬氧化物，此類氧化物在加熱時會分解產生氧氣，可有效較低反應體系對氧氣的依賴，在無需增壓的情況下料層中也能有充足的氧氣氣氛，而且材料中不會帶入雜質離子，本發明制得的鎳鈷鋁酸鋰具有較高的比容量及循環性能。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例詳細說明如后。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

實施例1

(1)按摩爾比Li：(Ni+Co+Al)＝1.02:1稱取電池級氫氧化鋰和鎳鈷鋁前軀體(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)(OH)₂，其中鎳鈷鋁前軀體的重量為3Kg，再稱取90g的五氧化二釩，一起混合均勻制得原料混合物；

(2)將原料混合物在氧氣濃度75％、溫度850℃下燒結12h，得到鎳鈷鋁酸鋰；

(3)將鎳鈷鋁酸鋰冷卻后粉碎，過篩得到產品。

把制得的材料作為正極，以鋰片作為負極，組裝成2025扣式電池，在0.1C、2.75～4.3V電壓范圍內充放電，測得該材料的充放電比容量及首次效率，并在0.5C、2.75～4.3V電壓范圍內循環100次，測試數據見表1。

實施例2