[發明專利]一種摻雜型鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710666346.9
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107565122A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 余愛水;劉思楊;蘇俊銘;陳翔;黃桃
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 陸飛,陸尤

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種摻雜型鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池作為一種重要的儲能設備已廣泛應用于手機電腦等電子產品。傳統的鋰離子電池主要選用鈷酸鋰作為正極材料，但由于鈷酸鋰價格昂貴，能量密度較低等原因，因此迫切需要尋找一種高能量密度的正極材料。目前研究較多的正極材料主要有層狀結構的三元正極材料，富鋰錳基材料，錳酸鋰以及磷酸鐵鋰等，其中，鎳鈷錳酸鋰三元正極材料由于其高的能量密度受到了人們的青睞，特別是高鎳基的三元材料，其比容量可達到200 mAh/g。該鎳鈷錳酸鋰的化學式為Li(Ni_aCo_bMn_1-a-b)_1-xNb_xO₂，其中0≤x≤0.1, 0.3 ≤ a ≤0.8,0.05 ≤ b ≤ 0.4。但是鎳鈷錳酸鋰正極材料面臨結構穩定性差，高電壓循環過程中容量快速衰減等問題，因而限制了其在商業中的應用。針對于鎳鈷錳酸鋰材料所面臨的問題，目前主要有兩種辦法進行改進，即離子摻雜和表面包覆。離子摻雜作為一種有效的手段可以提高主體材料的結構穩定性，特別是在高電壓下，少量的惰性離子摻雜可以起到穩定鎳鈷錳酸鋰材料層狀結構的目的，因而可以提高此類材料在高電壓下的循環穩定性。傳統的離子摻雜往往通過溶膠凝膠或者共沉淀的方法實現，這兩種方法操作繁瑣，價格昂貴，因此開發一種操作簡單，價格低廉的摻雜方法具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種摻雜型鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，以解決材料在高電壓下循環穩定性差的問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種摻雜型鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將鎳鈷錳前驅體，鈮源和鋰鹽在行星式球磨機中球磨混合；

（2）將所得的混合物在馬弗爐中預燒；

（3）將預燒后的材料在行星式球磨機中二次球磨混合；

（4）所得的混合物在高溫管式氣氛爐中煅燒得到最終產品。

作為上述技術方案的優選，步驟（1）中，所述的鎳鈷錳前驅體，鈮源，鋰鹽的摩爾比為1.0: 0.002-0.1: 0.5-1.1。

作為上述技術方案的優選，步驟（1）中，所述鎳鈷錳前驅體選自Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3(OH)₂，Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂，Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂，Ni_0.7Co_0.15Mn_0.15(OH)₂，Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂，Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3CO₃，Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3CO₃，Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2CO₃，Ni_0.7Co_0.15Mn_0.15CO₃，Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1 CO₃，中的一種或幾種。

作為上述技術方案的優選，步驟（1）中，所述鈮源選自氧化鈮，草酸鈮，鈮酸銨草酸鹽水合物中的一種或幾種。

作為上述技術方案的優選，步驟（1）中，所述鋰鹽選自氫氧化鋰，碳酸鋰，硝酸鋰，醋酸鋰中的一種或幾種。

作為上述技術方案的優選，步驟（1）中，所述球磨轉速為80-200 r/min。

作為上述技術方案的優選，步驟（1）中，所述球磨時間為1-6小時。

作為上述技術方案的優選，步驟（2）中，所述預燒溫度為300-800℃。

作為上述技術方案的優選，步驟（2）中，所述預燒時間為1-10小時。