[發明專利]一種鋰離子電池用正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711308983.5
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN109904403A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 栗曉靜;徐云軍;程迪
• 申請（專利權）人: 河南科隆新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京神州華茂知識產權有限公司 11358
• 代理人: 吳照幸

本發明涉及一種鋰離子電池用正極材料及其制備方法，所述鋰離子電池用正極材料為LiaNixCoyM11?x?yO2/M，其中0.9≤a≤1.2，0.70≤x≤0.95，0＜y≤0.2，M1為Mn、Al、Mg、Zr、Ti、Ce、Nb、V、Sr中至少一種；M為可溶性Li鹽與可溶性Al鹽，Zr鹽，Ti鹽能反應生成的化合物。本發明具有均勻的包覆層，減少材料與電解液反應，從而使材料循環和倍率性能有較大提升，高溫存儲明顯改善。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池用正極材料領域，具體涉及一種鋰離子電池用正極材料及其制備方法。

背景技術

隨著石油、煤炭等資源的日益枯竭和環境的持續惡化，大力發展新能源汽車已成為解決快速增長的能源需求與資源日益枯竭矛盾的必由之路。當前新能源汽車產業發展已列為國家戰略，國家及相關政府主管部門已出臺多項支持政策及產業規劃。根據近期科技部、工信部、發改委、財政部下發的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》中“到2020年，新型鋰離子動力電池單體比能量超過300瓦時/公斤；系統比能量力爭達到260瓦時/公斤、成本降至1元/瓦時以下，使用環境達-30℃到55℃，可具備3C充電能力”的要求。磷酸鐵鋰電池發展趨緩、錳酸鋰電池市場占有比例不大、鈦酸鋰主要適用于城市公交等局部領域(應用受限)，而鋰離子電池用正極材料由于突出的能量比優勢，尤其是鋰離子電池用正極材料是最有潛力支撐動力鋰離子電池達到單體比能量超過300瓦時/公斤的技術路線。

三元軟包電池容量較同等尺寸規格的鋼殼鋰電高10～15％、較鋁殼電池高5～10％，而重量卻比同等容量規格的鋼殼電池和鋁殼電池更輕，因此，補貼新政對三元軟包電池更有利。為了能達到單體比能量超過300瓦時/公斤，系統比能量力爭達到260瓦時/公斤的技術要求，電池廠家一般采用軟包電池，而鋰離子電池用正極材料主要特點之一是殘堿高，其應用于軟包易脹氣，影響材料性能，因此需要降低鋰離子電池用正極材料殘堿量，其中有效方式就是液相包覆，通過包覆可以改善材料循環性能、安全性能及倍率性能。目前包覆主要有溶膠-凝膠法、化學氣相沉積和固相法，溶膠-凝膠法工藝復雜，成本高，不利于產業化，化學氣相沉積對設備要求較高，成本高，難以產業化，固相法存在包覆均勻性較差。

CN117135C公開了一種金屬醇溶液包覆鋰電池正極活性材料方法，其中鋰二次電池正極活性材料為Li_aNi_1-x-yCo_xM_yO₂，Li_aNi_1-x-yCo_xM_yO_2-zF_z和Li_aNi_1-x-yCo_xM_yO_2-zS_z(其中M是選自Al，Mg，Sr，La，Ce，V和Ti的金屬，且0≤x＜0.99,0.01≤y≤0.1，0.01≤z≤0.1和1.00≤a≤1.1，且對于Li_aNi_1-x-yCo_xM_yO₂，M不為Al和Ti)，然后通過使用1-30重量％金屬醇鹽溶液用金屬氧化物涂覆后干燥所制備的粉末，然后一定條件下熱處理，即可得到屬氧化物涂覆活性材料，其中金屬醇鹽溶液是將金屬醇鹽溶于乙醇中制得的，但此方法中溶劑為乙醇，需要有機物回收設備，成本高不利于工業化生產；

CN105144439A中公開了非水電解質二次電池正極材料水洗過程控制，通過控制水洗溫度，時間及干燥溫度可以改善材料性質，即使嚴格控制水洗條件，但鋰離子電池材料本身易吸水，易與水在極短時間內會發生反應，容易存在鋰缺失導致的電池容量降低，正極電阻增大等問題，且對水洗條件要求苛刻，工業化生產難控制。CN10536927A公開了改性超疏水材料包覆鋰離子電池用正極材料方法，其所述超疏水材料為超疏水碳纖維薄膜，超疏水碳納米管陣列膜等，而超疏水碳納米管陣列膜比表面積大100-1800m²/g，難以分散且成本高，且與材料包覆所用溶劑為乙醇，大大增加了材料成本，工業化難以實現。