[發明專利]三元正極材料及該材料和其前驅體的制備方法

有效

• 申請號: 201710822648.0
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107585794B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 王接喜;李艷;王志興;李新海;郭華軍;李滔;胡啟陽;彭文杰
• 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: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 王丹

本發明提供了一種具有復合異質結構的三元前軀體，具有以下分子式組成：Ni_1?a?bCo_aM_b(OH)₂@Ni_1?x?yCo_xM_yO_z，其中0<a<1，0<b<1，0<a+b<1，0<x<1,0<y<1，0<x+y<1，1<z<1.5，M=Mn或Al；所述三元前驅體包括三元氧化物前驅體和三元氫氧化物前驅體，所述三元氫氧化物前驅體包覆在三元氧化物前驅體表面，所述三元氧化物前驅體的分子式為：Ni_1?x?yCo_xM_yO_z，所述三元氫氧化物前驅體的分子式為Ni_1?a?bCo_aM_b(OH)₂。本發明進一步提供上述三元前驅體的制備方法，該方法采用噴霧熱解與共沉淀法相結合，以噴霧熱解所得三元氧化物前驅體作為晶種，采用共沉淀法在其表面包覆一層三元氫氧化物前驅體即得三元前驅體，再以三元前驅體與鋰鹽混合燒結制備三元正極材料。該三元正極材料具有良好的層狀結構、較高的首次效率，高比容量及優異的循環倍率性能。

技術領域

本發明涉及電池材料領域，具體涉及一種三元正極材料、其前驅體及該材料和前驅體的制備方法。

背景技術

隨著3C電子產品的普及和便攜式電子產品向超簿、精細和多功能化方向的發展，鋰離子電池由于具有比能量高、循環壽命長、工作電壓高、自放電小、無記憶效應、體積小、重量輕、環境友好等優點而占據主導地位。作為鋰離子電池的關鍵材料之一，正極材料在很大程度上決定了鋰離子電池的能量密度，功率密度和循環壽命。層狀鎳鈷錳酸鋰三元正極材料綜合了鈷酸鋰優異的循環性能、鎳酸鋰的高容量特性、錳酸鋰的低成本優勢，且安全性能好，存在明顯的三元協同效應，成為一種非常具有發展前景的鋰離子電池正極材料。

但是，不同化學組成及結構的三元正極材料，均存在著不同程度的固有缺陷，主要有陽離子混排、界面副反應及結構不穩定。三元正極材料的物理性質和電化學性能在很大程度上由所采用制備方法決定，目前三元材料的合成大多分為兩步進行，先采用如共沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法或者噴霧熱解法等方法合成三元前驅體，再將前驅體與鋰鹽混合后高溫燒結合成相應的三元正極材料。其中三元前驅體在形貌結構，粒徑分布及振實密度等方面的差異性將對后續所制備正極材料的物理性質和電化學性能產生重大影響，提高前驅體的物化性能對提高三元正極材料性能尤為關鍵。