[發明專利]一種鋰離子電池用鎳錳鈷復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711376677.5
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108110242A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 蔣瑪麗
• 申請（專利權）人: 寧波高新區錦眾信息科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發明公開了一種鋰離子電池用鎳錳鈷復合材料的制備方法，包括如下步驟：(1)將氯化鋰、硫酸鎳、硝酸錳、氯化鈷、草酸釩和硝酸釔溶于水的混合溶液；向反應器內噴入混合溶液和混合堿液，使混合溶液霧化，加熱得摻雜釩和釔的鋰鎳錳鈷前驅體沉淀；將前驅體沉淀烘干、壓塊，預燒結燒，制得制備摻雜釩和釔的鋰鎳錳鈷氧材料；(2)在摻雜釩和釔的鋰鎳錳鈷氧材料中加入檸檬酸和能夠浸沒混合物料的去離子水，球磨、燒結，得碳包覆摻雜釩和釔的鋰鎳錳鈷氧復合材料。本發明制備的鋰離子電池用鎳錳鈷復合材料，改善了材料的高倍率循環穩定性，提高了其導電率；在用于鋰離子電池時，具有較高的導電性能和良好的循環穩定性。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池制造領域，尤其涉及一種鋰離子電池用鎳錳鈷復合材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池以其優秀的性能成為二次電池的主流發展方向、在新能源汽車和大規模儲能系統具有巨大的增長潛力，正極材料約占鋰離子制造成本的30％～40％，是決定鋰離子電池安全、性能、成本和壽命的關鍵材料

商業化鋰離子電池多采用LiCoO2作為正極材料，但鈷資源緊缺，價格昂貴并且有毒，可逆比容量只有140mAh/g左右。因此尋找質優、價廉的正極替代材料是未來鋰離子電池發展的主要方向。研究發現，層狀鋰鎳錳鈷正極材料(簡稱三元正極材料)較好地兼備了鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰的優點，具有高比容量、循環性能穩定、成本相對較低、安全性能較好等特點，被認為是用于混合型動力電動車(HEV)的理想選擇，也被認為是最好的、能取代LiCoO2的正極材料。因此，該系列材料的研究引起了高度重視。

新型的三元復合氧化物鎳錳鈷酸鋰因價格便宜，合成容易，能量密度高等優點，被認為是最有可能取代目前商用LiCoO2的新型正極材料，也是現今鋰離子電池研究的一大熱點。但是其缺點在于其在高倍率充放電情況下，容量衰減較快，倍率性能不佳。

發明內容

本發明提供一種鋰離子電池用鎳錳鈷復合材料的制備方法，使用該方法制備的正極材料，在高倍率充放電的情況下，依然具有良好的電化學循環性能。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的第一個方面是提供一種鋰離子電池用鎳錳鈷復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備摻雜釩和釔的鋰鎳錳鈷氧材料

將氯化鋰、硫酸鎳、硝酸錳、氯化鈷、草酸釩和硝酸釔按金屬離子摩爾比3.05:1：1:1：(0.02-0.03)：(0.005-0.01)溶解于水-有機溶劑中形成金屬離子濃度為3-5mol/L的混合溶液；

配制碳酸氫銨、雙氧水和丙酮的混合堿液，其中碳酸氫銨的濃度為2-3mol/L，雙氧水的濃度為0.3-0.5mol/L，向反應器內噴入所述的混合溶液和混合堿液，使得金屬溶液和混合堿液充分混合，控制PH值為10-12，然后通過壓縮空氣使混合溶液霧化，氣溶膠引導到石英反應器加熱獲得摻雜釩和釔的鋰鎳錳鈷前驅體沉淀；

將前驅體沉淀烘干、壓塊，在空氣氣氛下、在400-600℃的溫度下進行預燒結3-4h，燒結產物冷卻后經研磨、篩分后，繼續在氧氣氣氛下在800-900℃的溫度下進行燒結12-15h，制得制備摻雜釩和釔的鋰鎳錳鈷氧材料；

(2)碳包覆摻雜釩和釔的鋰鎳錳鈷氧材料

在上述摻雜釩和釔的鋰鎳錳鈷氧材料中加入2-3wt％的檸檬酸和能夠浸沒混合物料的去離子水，放入球磨機中以300-400r/min的轉速球磨3-5h，混合均勻，烘干后，在空氣氣氛下燒結，自然降溫至室溫后，即得到碳包覆摻雜釩和釔的鋰鎳錳鈷氧復合材料。