[發明專利]一種高容量高電壓鋰電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710706320.2
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107611372A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 徐世國;張玉軍;許國干;李偉;劉鈺;張文艷
• 申請（專利權）人: 格林美（無錫）能源材料有限公司;格林美股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司11241
• 代理人: 曾曉芒

技術領域

本發明屬于鋰電池正極材料技術領域，尤其涉及一種高容量高電壓鋰電池正極材料及其制備方法。

背景技術

三元正極材料因具有能量密度高、循環性能好、安全性高被廣泛應用于3C領域；同時隨著人民生活水平的提高，環保意識的增強，鋰電池被廣泛應用于電動汽車，而電動汽車對鋰電池的高循環高倍率的有更高的要求，所以提高正極材料的循環和倍率性能成為重中之重。

一方面高鎳三元正極材料在充放電過程中發生混排，導致首次充放電效率不高。另一方面在充放電的過程中正極材料表面與電解液接觸發生副反應，放出氣體，層狀結構坍塌，循環性能變差。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種高容量高電壓鋰電池正極材料及其制備方法，旨在解決現有高鎳三元正極材料容易發生混排且正極材料循環性能和穩定性較差的技術問題。

一方面，所述高容量高電壓鋰電池正極材料的制備方法包括下述步驟：

S1、將鋰電池正極材料的前驅體加到去離子水攪拌均勻，然后加入鋁溶膠攪拌均勻，得到正極材料前驅體漿液；

S2、將所述正極材料前驅體漿液過濾、干燥，得到正極材料前驅體粉末；

S3、將所述正極材料前驅體粉末與鋰鹽混合、一次燒結，得到鋁摻雜正極材料；

S4、將所述鋁摻雜正極材料加入到去離子水中攪拌均勻，然后滴加鈷鹽繼續攪拌，得到氫氧化鈷包覆的正極材料漿液；

S5、將所述正極材料漿液過濾、洗滌、烘干得到氫氧化鈷包覆的正極材料粉末；

S6、將所述正極材料粉末與鋰鹽混合、二次燒結，得到高容量高電壓鋰電池正極材料。

進一步的，步驟S1中，所述鋰電池正極材料的前驅體為鎳鈷錳三元前驅體，加入的鋁溶膠為羥基氧化鋁或氧化鋁的溶液，鋁溶膠與鎳鈷錳三元前驅體的質量比為(0.001-0.05)：1。

進一步的，步驟S3中，鋰鹽與正極材料前驅體粉末混合的物質量比為Li/(Ni+Mn+Co)＝1.01:1.1，鋰鹽為氫氧化鋰或者為碳酸鋰。

進一步的，步驟S3得到的鋁摻雜正極材料為鎳鈷錳三元正極材料LiNixCoyMn1-x-yO2，其中0.5≤x＜1，0.3≤y。

進一步的，所述一次燒結具體過程為：在400-600℃下預燒結240-360min,然后在750-900℃的條件下燒結600-960min,自然降溫后分散過篩。

進一步的，所述二次燒結具體過程為：在600-750℃下燒結600-720min，自然降溫后分散過篩。

進一步的，步驟S5中，烘干過程首先旋轉蒸發儀烘干30-120min,真空干燥箱烘干360-480min。

進一步的，步驟S4中，去離子水的溫度30-60℃，所述鋁摻雜正極材料與去離子水的質量比為0.5:2，攪拌時間為10min至30min，所滴加的鈷鹽為硫酸鈷、醋酸鈷、草酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷中的一種或幾種，鈷元素的包覆量為1000-5000ppm。

另一方面，所述高容量高電壓鋰電池正極材料，該正極材料由上述方法制備得到。

本發明的有益效果是：本發明方法首先將正極材料前驅體進行鋁摻雜，然后進行鈷包覆，通過鋁摻雜可以改善混排，提高首效；通過鈷包覆可以有效的減小正極材料與電解液的接觸面積和副反應，提高正極材料的循環性能。本發明在水相中進行，無有機溶劑，對環境無污染。在三元材料的表面包覆了鈷酸鋰，提高鋰電池的放電容量以及在高電壓下的穩定性，制備出的正極材料具有更好的循環性能。

附圖說明

圖1是本發明提供的高容量高電壓鋰電池正極材料的制備方法的流程圖；

圖2是實施例一鈷酸鋰包覆三元正極材料前的電鏡照片；

圖3是實施例一鈷酸鋰包覆三元正極材料后的電鏡照片；

圖4是實施例一鈷酸鋰包覆三元正極材料前后在2.75V至4.3V電壓下1C倍率下的放電循環曲線圖；

圖5是實施例一鈷酸鋰包覆三元正極材料前后在2.75V至4.4V電壓下1C倍率下的放電循環曲線圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1所示，本發明提供的高容量高電壓鋰電池正極材料的制備方法包括下述步驟：

S1、將鋰電池正極材料的前驅體加到去離子水攪拌均勻，然后加入鋁溶膠攪拌均勻，得到正極材料前驅體漿液；