[發明專利]一種錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711200473.6
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107946579B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 張佳峰;楊卓;韋韓信;王小瑋;張建永;張寶;明磊
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 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

1.一種錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料，其特征在于：所述錳酸鋰的質量百分含量為1～10wt%，錳酸鋰形成厚度2～20nm的包覆層包覆在鎳鈷鋁酸鋰上；所述正極材料為粒徑5～15μm的球形顆粒；所述錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將表面活性劑溶于水中，加熱攪拌，得表面活性劑溶液；

（2）在步驟（1）所得表面活性劑溶液中加入錳源，攪拌溶解后，再加入氫氧化鎳鈷鋁，加熱攪拌，在油浴條件下攪拌蒸干，得錳源包覆的氫氧化鎳鈷鋁前驅體；

（3）將步驟（2）所得錳源包覆的氫氧化鎳鈷鋁前驅體在空氣氣氛中進行煅燒，自然冷卻至室溫，得氧化錳包覆的氧化鎳鈷鋁前驅體；

（4）在步驟（3）所得氧化錳包覆的氧化鎳鈷鋁前驅體中加入鋰鹽，在流動的氧化性氣氛下，進行兩段燒結，得錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料；

步驟（3）中，所述煅燒是指：以3～5℃/min的速率升溫至450～500℃，煅燒4～6h。

2.根據權利要求1所述錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料，其特征在于：所述錳酸鋰為LiMn₂O₄、LiMnO₂、Li₂MnO₃或LiMn₃O₄中的一種或幾種。

3.根據權利要求1或2所述錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料，其特征在于：步驟（1）中，所述表面活性劑與水的質量體積比為2～10:100；所述加熱攪拌的溫度為30～60℃，時間為12～20h；所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺中的一種或幾種。

4.根據權利要求1或2所述錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料，其特征在于：步驟（2）中，所述氫氧化鎳鈷鋁與表面活性劑溶液的質量體積比為2～10:100；所述錳源中錳原子與氫氧化鎳鈷鋁的摩爾比為2～30:100；所述錳源為乙酸錳、氯化錳、硝酸錳或硫酸錳，及其水合物中的一種或幾種；所述氫氧化鎳鈷鋁的粒徑為5～15μm。

5.根據權利要求3所述錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料，其特征在于：步驟（2）中，所述氫氧化鎳鈷鋁與表面活性劑溶液的質量體積比為2～10:100；所述錳源中錳原子與氫氧化鎳鈷鋁的摩爾比為2～30:100；所述錳源為乙酸錳、氯化錳、硝酸錳或硫酸錳，及其水合物中的一種或幾種；所述氫氧化鎳鈷鋁的粒徑為5～15μm。

6.根據權利要求1或2所述錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料，其特征在于：步驟（2）中，所述加熱攪拌反應的溫度為30～60℃，時間為12～20h；所述攪拌蒸干的溫度為100～150℃。

7.根據權利要求3所述錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料，其特征在于：步驟（2）中，所述加熱攪拌反應的溫度為30～60℃，時間為12～20h；所述攪拌蒸干的溫度為100～150℃。

8.根據權利要求4所述錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料，其特征在于：步驟（2）中，所述加熱攪拌反應的溫度為30～60℃，時間為12～20h；所述攪拌蒸干的溫度為100～150℃。

9.根據權利要求1或2所述錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料，其特征在于：步驟（4）中，所述鋰鹽的加入量使得鋰鹽中鋰的摩爾數=（0.2～2.0）*錳源中錳的摩爾數+（1.01～1.10）*氫氧化鎳鈷鋁的摩爾數；所述鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰或乙酸鋰，及其水合物中的一種或幾種。

10.根據權利要求3所述錳酸鋰包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料，其特征在于：步驟（4）中，所述鋰鹽的加入量使得鋰鹽中鋰的摩爾數=（0.2～2.0）*錳源中錳的摩爾數+（1.01～1.10）*氫氧化鎳鈷鋁的摩爾數；所述鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰或乙酸鋰，及其水合物中的一種或幾種。