[發明專利]一種鋰離子電池用鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710791364.X
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107445214B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 童匯;王旭;張寶;陳核章;姚嬴贏;鄭俊超;喻萬景;張佳峰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 陸僖;寧星耀

一種鋰離子電池用鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法，所述三元正極材料由以下方法制成：（1）將鎳源、鈷源、錳源和軟模板溶于多元醇中，得混合溶液；（2）進行回流反應，冷卻，離心，洗滌，干燥，得金屬醇鹽；（3）在空氣或氧氣中煅燒，冷卻，得前驅體；（4）與鋰源分散于低級醇中，加熱攪拌至蒸干，得黑色粉末；（5）在空氣或氧氣氣氛中煅燒，冷卻，即成。本發明材料前驅體和三元正極材料顆粒均勻，均呈空心球狀結構；所得三元正極材料組裝成電池，在3.00～4.40V，15mA/g下，首次放電克容量可高達196mAh/g，首效可高達81.5%，循環20圈，保持率可高達95%；本發明方法簡單，成本低，適用于工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，具體涉及一種鋰離子電池用鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，各種電子產品和電動汽車的普及，對作為其能源的電池提出了更高的要求。鋰離子電池憑借其能量密度高、環境友好等優點得以廣泛的應用。目前，鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等，其中，三元材料憑借其成本較低、比容量高、循環性能優異等特點脫穎而出。

CN 103280572 A公開了一種鎳鈷錳三元材料的制備方法，是將可溶性鋰、鎳、鈷、錳以及镥鹽配成溶液，與一定濃度的氫氧化鈉和氨水泵入反應釜體；通過控制溫度和pH值得到三元材料的前驅體，然后將該前驅體與鋰源混合煅燒而成。但是采用該方法制備三元材料前驅體，對制備過程中的溫度、pH、氨水濃度等反應條件控制要求較高，制備過程較為繁瑣。

CN 104393278 A公開了一種通過共沉淀法制得氫氧化鎳鈷錳沉淀的方法，是將氫氧化鎳鈷錳沉淀用洗滌溶液，即通入二氧化碳的去離子水洗滌，控制洗滌溶液的pH值為6.50～6.70；洗滌完成后，抽濾、干燥，得到前驅體氫氧化鎳鈷錳三元材料；然后與碳酸鋰進行混合，置于高溫爐內分段燒結；燒結完成后，將材料取出，用破碎機破碎得到鎳鈷錳酸鋰三元材料。但是，該方法條件控制較為嚴格，且前驅體由于在堿性條件下制備，堿性過高，需要進行洗滌，過程復雜。

CN103117380 A 公開了一種鎳鈷錳酸鋰三元材料的制備方法，是將鎳鹽、鈷鹽、錳鹽、堿液、氨水加入反應釜通過共沉淀法合成鎳鈷錳三元前驅體，用特制洗液洗滌后，采用混料機混鋰，同時采用離子摻雜、包覆的方式對其進行改性。但是，該方法制備三元材料所使用的共沉淀方法的反應條件控制復雜，形貌不均勻，需要進行摻雜和包覆，成本較高。

CN103296249A公開了一種摻雜改性鋰鎳鈷錳的制備方法，是采用鎳鹽、鈷鹽、錳鹽、沉淀劑、形貌控制劑、納米金屬氧化物分散液加入反應釜，通過共沉淀法合成鎳鈷錳三元前驅體，再經過混鋰、煅燒后制成鎳鈷錳酸鋰三元材料。但是，該方法采用的共沉淀以及納米金屬氧化物進行摻雜的工藝，不僅反應條件控制復雜，且制備流程較長。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種導電性好、放電克容量高，循環性能好，制備流程簡單，成本低，適用于工業化生產的鋰離子電池用鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：一種鋰離子電池用鎳鈷錳三元正極材料，由以下方法制成：

（1）將鎳源、鈷源、錳源和軟模板溶解于多元醇溶劑中，得混合溶液；

（2）將步驟（1）所得混合溶液進行回流反應，自然冷卻至室溫，離心，洗滌，干燥，得金屬醇鹽；

（3）將步驟（2）所得金屬醇鹽在空氣或氧氣氣氛中煅燒，隨爐冷卻至室溫，得前驅體；

（4）將步驟（3）所得前驅體與鋰源分散于低級醇中，加熱攪拌至蒸干，得黑色粉末；

（5）將步驟（4）所得黑色粉末在空氣或氧氣氣氛中煅燒，隨爐冷卻至室溫，得鋰離子電池用鎳鈷錳三元正極材料。