[發明專利]一種高電壓鈷酸鋰正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711063887.9
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN109461891B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 李棟梁;劉亞飛;陳彥彬;岳鵬;陳寶海
• 申請（專利權）人: 北京當升材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 11283 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 王崇

1.一種高電壓鈷酸鋰正極材料，其特征在于包括具有梯度鎳錳摻雜的顆粒內核和具有尖晶石結構的Li(Ni_0.5Mn_1.5)_1-nA_nO₄包覆層，所述正極材料的平均組成化學式為Li_1+xCo_1-m[(Ni_0.5Mn_1.5)_1-nA_n]_mO_2±z，其中，-0.1≤x≤0.1，0≤m≤0.1，0≤n≤0.1，-0.1<z≤0.1；A為La、Y、Sc、Nd、Sm、Gd、Ce、Pr、Tm、Lu中的一種或者幾種；所述顆粒內核的鎳錳含量從核心到表面逐漸增加，且鎳錳摩爾比為Ni：Mn＝1:3。

2.根據權利要求1所述的高電壓鈷酸鋰正極材料，其特征在于所述包覆層的重量占正極材料總重量的0.1％～10％。

3.根據權利要求1所述的高電壓鈷酸鋰正極材料，其特征在于所述正極材料的D₅₀為3μm～25μm。

4.根據權利要求1所述的高電壓鈷酸鋰正極材料，其特征在于所述正極材料的D₅₀為5～18μm。

5.根據權利要求3所述的高電壓鈷酸鋰正極材料，其特征在于所述包覆層的重量占正極材料總重量的2％～5％。

6.一種高電壓鈷酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照一定比例分別制備鈷鹽溶液、摩爾比為Ni：Mn＝1:3的鎳錳二元鹽溶液、稀土鹽溶液和碳酸鹽溶液，其中鈷鹽溶液放入帶有攪拌裝置的容器中；沉淀反應過程中，將鎳錳二元鹽溶液按一定流速逐漸加入到鈷鹽溶液中，攪拌得到混合鹽溶液；同時，混合鹽溶液和碳酸鹽溶液分別按一定流速并流進入反應釜中進行沉淀反應，然后過濾、洗滌、煅燒,得到前驅體產物；整個沉淀反應過程中溫度控制在40～80℃，反應時間為5～60h；

(2)將步驟(1)得到的前驅體產物與鋰源進行充分混合，然后將混合物在空氣或氧氣氣氛下燒結2～20h，控制燒結溫度800～1050℃，冷卻、破碎得到具有梯度鎳錳摻雜的一次顆粒；

(3)將步驟(2)得到的一次顆粒與水混合攪拌均勻后投入到反應釜中，然后將摩爾比為Ni：Mn＝1:3的鎳錳二元鹽溶液、稀土鹽溶液和碳酸鹽溶液按一定流速并流進入反應釜中進行包覆反應，然后過濾、洗滌、煅燒,得到具有尖晶石結構的包覆產物；包覆過程中反應溫度40～80℃，反應時間2～10h；

(4)將步驟(3)得到的包覆產物在空氣或氧氣氣氛下燒結2～10h，控制燒結溫度500～900℃，冷卻、破碎得到最終產物。

7.根據權利要求6所述高電壓鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于步驟(1)所述鈷鹽為硫酸鈷、硝酸鈷、醋酸鈷、氯化鈷中的一種或其中幾種；所述鎳錳二元鹽中的鎳鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、醋酸鎳、氯化鎳中的一種或其中幾種；所述鎳錳二元鹽中的錳鹽為硫酸錳、硝酸錳、醋酸錳、氯化錳中的一種或其中幾種。

8.根據權利要求6所述高電壓鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于所述碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸銨、碳酸氫銨中的一種或兩種。

9.根據權利要求6所述高電壓鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于步驟(1)所述煅燒的溫度為300～700℃，煅燒時間為2～10h。

10.根據權利要求6所述高電壓鈷酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于步驟(2)所述鋰源是碳酸鋰、氫氧化鋰中的一種或兩種。