[發明專利]一種鋰離子電池用含鎳正極復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711377924.3
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108110243A
• 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;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含鎳正極復合材料的制備方法，包括如下步驟：(1)將氯化鎳、硝酸鈷、硫酸鋁、硝酸錳和硝酸釔混合配制成水溶液，將氫氧化鈉配制成水溶液并加入氨水，將兩種溶液同時加入含有碳酸鹽水溶液的反應釜中進行反應，分離，過濾，烘干，得錳、釔摻雜球形氫氧化鎳鈷鋁前驅體；(2)將錳、釔摻雜球形氫氧化鎳鈷鋁前驅體和草酸鋰原材料混合均勻；(3)將球磨后的產物置于氧氣氣氛下煅燒，對燒結產物進行分級和分篩處理得到成品。本發明制備的鋰離子電池用含鎳正極復合材料，在增大材料能量密度的同時，還提高了復合材料的循環穩定性；其在用于鋰離子電池時，使得電池具有高的比容量以及較長的使用壽命。

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含鎳正極復合材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池是繼鎳氫電池之后，世界各國競相研制和開發的新一代綠色可充電池，它具有工作電壓高、重量輕、比能量大、自放電率小、循環壽命長、無記憶效應、環境污染小等特點，是攝像機、移動電話、筆記本電腦以及便攜式測量儀器等電子裝置小型輕量化和環保型電動汽車的理想電源。鋰離子二次電池的性能主要由其正極材料決定，目前大量商用的正極材料是以LiCoO2為主。LiCoO2材料性能穩定，容易合成，但其價格較高，有一定毒性，Co資源有限，而且LiCoO2中Li的實際使用量只有1/2，可逆容量只有150mAh/g左右。

為了追求更高的容量，大家把目光轉向高鎳非對稱型氧化鎳鈷錳鋰材料，該材料具有與LiCoO2一樣穩定的晶體結構，而且具有價格低、毒性小，儲能大(可逆容量達到180mAh/g-200mAh/g)等特點，在未來幾年擁有更廣闊的市場前景。LiNiO2摻雜Co元素的正極材料同時具有了LiNiO2材料較高的放電比容量，又穩定了材料的層狀結構，增強了材料的循環穩定性。但是這種材料也存在耐過充能力差、熱穩定性較差、首次放電不可逆容量較高等缺陷。

發明內容

為解決現有技術中的上述問題，本發明提供一種鋰離子電池用含鎳正極復合材料的制備方法，使用該方法制備的正極復合材料，具有較高的比容量以及循環穩定性。

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含鎳正極復合材料的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)制備錳、釔摻雜球形氫氧化鎳鈷鋁前驅體

將摩爾比為60-70∶20-30∶5-10:1-3:0.2-0.5的氯化鎳、硝酸鈷、硫酸鋁、硝酸錳和硝酸釔混合配制成金屬離子濃度為2-3mol/L的水溶液；將氫氧化鈉配制成7-8mol/L的水溶液并加入1-2mol/L的氨水；

將配制好的兩種溶液通過蠕動泵同時加入含有濃度為0.4-0.6mol/L碳酸鹽水溶液的反應釜中，混合鹽溶液進料速度為10-15ml/min，調節制得的堿溶液的進料速度以控制反應體系的pH值在11-12之間，攪拌并加熱到60-70℃，反應進行10-15h，前驅體粒度達到10-12時加料結束，然后分離出球形錳、釔摻雜球形氫氧化鎳鈷鋁前驅體，將球形錳、釔摻雜球形氫氧化鎳鈷鋁前驅體經去離子水洗滌過濾后烘干，制得錳、釔摻雜球形氫氧化鎳鈷鋁前驅體；

(2)混料

按鎳：鋰的摩爾比1:1的比例將錳、釔摻雜球形氫氧化鎳鈷鋁前驅體和草酸鋰原材料于球磨機中混合均勻；

(3)三級燒結