[發(fā)明專利]銅鎳酸鋰正極材料及其制備方法和鋰離子電池

在審

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• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN108511697A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王繼生;孟亞斌;鐘國兵
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市優(yōu)特利電源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 左光明

本發(fā)明公開了一種銅鎳酸鋰正極材料及其制備方法和含有所述銅鎳酸鋰正極材料的鋰離子電池。本發(fā)明銅鎳酸鋰正極材料分子式為Li₂Cu_0.5Ni_0.5O₂，且其晶粒形貌為棒狀結(jié)構(gòu)。其制備方法包括的步驟有：按照Li₂Cu_0.5Ni_0.5O₂化學(xué)計量比分別獲取鋰源、銅源和鎳源、配制含鋰源、銅源和鎳源混合物漿料、將混合物漿料噴霧干燥處理和將所述前驅(qū)體粉體進(jìn)行燒結(jié)處理。本發(fā)明銅鎳酸鋰正極材料結(jié)晶度較高，形成棒狀晶粒，而且尺寸小，且均勻，電化學(xué)性能好。本發(fā)明鋰離子電池電比容量高，循環(huán)性能穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銅鎳酸鋰正極材料及其制備方法和一種鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池是一種可充電電池，它有著體積比能量和質(zhì)量比能量高、可以循環(huán)充放電、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)，使得其在電池工業(yè)發(fā)展的路上越走越遠(yuǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。鋰離子電池的第一次商品化是1991年日本Sony公司實(shí)現(xiàn)的，此后鋰離子電池在短短時間內(nèi)被廣泛應(yīng)用，手機(jī)電池、筆記本電腦電源和數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備都有其身影，隨著現(xiàn)在電動汽車和混合動力汽車的發(fā)展，鋰離子電池的發(fā)展被推向了又一個高潮，國家對新能源的發(fā)展也是大力支持，各種補(bǔ)貼政策的出臺和重點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè)都體現(xiàn)了政府的重視。而正極材料又是鋰離子電池的重要組成部分之一，對正極材料進(jìn)一步研究也受到了人們的重視。

但是制約鋰離子電池大量推廣工業(yè)化的瓶頸之一就是正極材料，目前應(yīng)用最廣泛的正極材料主要有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰、層狀結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰(LiCoO₂)、尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰(LiMn₂O₄)以及三元材料等。但由于現(xiàn)有的這些正極材料均存在一定的不足，如鈷有毒且資源有限，鎳鈷錳酸鋰循環(huán)性能及安全性能差,錳酸鋰的循環(huán)性能和高溫性能差等因素,制約了它們的應(yīng)用和發(fā)展。因此,開發(fā)新型高能廉價的正極材料對鋰離子電池的發(fā)展至關(guān)重要。

有人用固相燒結(jié)法制備了Li₂CuO₂正極材料，但是純相Li₂CuO₂正極材料的可逆容量只有100mAh/g。當(dāng)嘗試Co、Ni、Fe、Ti和Mn進(jìn)行離子摻雜，純相Li₂CuO₂正極材料時，雖然可逆容量有提高，如摻雜了30％Ni之后可逆容量提高到150mAh/g。但是依然不理想。

而且現(xiàn)有技術(shù)中采用原料干法混合方式，導(dǎo)致原料顆粒大小不均勻，顆粒尺寸大，合成材料所需溫度較高，使得材料電化學(xué)性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種銅鎳酸鋰正極材料及其制備方法。以解決現(xiàn)有固相燒結(jié)法制備的Li₂CuO₂或被摻雜的Li₂CuO₂正極材料顆粒尺寸較大、可逆容量等電化學(xué)性能較差，且制備需要高溫的技術(shù)問題。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種鋰離子電池，以解決現(xiàn)有含有Li₂CuO₂或被摻雜的Li₂CuO₂正極材料的鋰離子電池電化學(xué)性能不理想的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一方面，提供了一種銅鎳酸鋰正極材料。所述銅鎳酸鋰正極材料分子式為Li₂Cu_0.5Ni_0.5O₂，且其晶粒形貌為棒狀結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明另一方面，提供了一種銅鎳酸鋰正極材料的制備方法。所述制備方法包括如下步驟：

按照Li₂Cu_0.5Ni_0.5O₂化學(xué)計量比分別獲取鋰源、銅源和鎳源；