[發明專利]一種硅摻雜型鎳鈷鋁酸鋰正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711455614.9
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108269993B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 許開華;李偉;徐世國;徐中領;張文艷;許國干;張玉軍;劉鈺
• 申請（專利權）人: 格林美（無錫）能源材料有限公司;格林美股份有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/525;H01M10/052
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 曾曉芒

本發明適用于鋰電池技術領域，提供一種硅摻雜型鎳鈷鋁酸鋰正極材料及其制備方法，所述方法包括下述步驟：配置有機Si、Al源混合溶液步驟；混合干燥步驟；預燒結步驟；配混料步驟；燒結步驟。本發明以有機Si為Si源，以有機Al為Al源，在有機相中通過氣流介質的流動，將Si源，Al源引入摻雜到NC前驅體內，Al是NCA的成分的主要元素，也是起到支撐骨架的作用，然后對前驅體進行預燒結，后補Li燒結而成硅摻雜的鎳鈷鋁三元正極材料，這種方法簡單易操作，Si的摻入量容易精確控制，有機Si源利于Si的均勻分布。

技術領域

本發明屬于鋰電池技術領域，尤其涉及一種硅摻雜型鎳鈷鋁酸鋰正極材料及其制備方法。

背景技術

鎳鈷鋁酸鋰三元正極材料由于具有較高的能量密度，被廣泛的運用于IT產品以及新能源汽車領域。但單純的鎳鈷鋁酸鋰(LNCA)由于結構穩定性較差，而且鎳鈷鋁酸鋰有著較高的鎳含量，容易發生陽離子混排，Ni²⁺、Li⁺互相占位，阻礙Li⁺傳輸和破壞材料晶體結構，并且Li⁺傳在晶界之間的傳達能力較差，導致材料的循環壽命和容量造成極大的危害。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種，旨在解決現有。

一方面，所述硅摻雜型鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法包括下述步驟：

S1、配置有機Si、Al源混合溶液步驟：

取一定體積有機溶劑并置入密封容器內，稱取一定質量有機Al源、有機Si源并倒入所述密封容器內，密封容器開始加熱并攪拌，使得內部的有機Al源、有機Si源與有機溶劑混合均勻，得到混合有機溶液；

S2、混合干燥步驟：

稱取鎳鈷前驅體置入管式干燥器內，密封容器內通入氮氣，實現將所述混合有機溶液噴至到所述管式干燥器內，在一定干燥溫度下，與鎳鈷前驅體混合一段時間，得到混合粉末；

S3、預燒結步驟：

將干燥完成的所述混合粉末加到高溫爐中，通入一定量的氣體，在設置的溫度下進行預燒結，得到預燒結前驅體；

S4、配混料步驟：

稱取一定量所述預燒結前驅體，按照鋰配比加入鋰源，然后投入至高混機進行混合，得到混合樣品；

S5、燒結步驟：

將混合好的所述混合樣品投入至燒結窯中，設置燒結溫度和燒結時間，并通入一定量氣體，進行燒結，燒結完成的樣品，經過過篩除鐵后得到所述硅摻雜型鎳鈷鋁酸鋰正極材料。

本發明的有益效果是：本發明中，Si的摻入對材料的結構穩定性具有顯著的改善作用，但同時由于摻入的都是非電化學活性的物質，相應對材料的放電比容量造成一定的影響，如果摻入量過高，放電容量將會顯著降低，如果摻入量不足，則材料的穩定性得不到有效的改善，因此，摻雜元素與主元素的均勻混合是實現放電比容量與穩定性達到平衡的重要因素。本發明以有機Si為Si源，以有機Al為Al源，在有機相中通過氣流介質的流動，將Si源、Al源引入摻雜到NC前驅體內，Al是NCA的成分的主要元素，也是起到支撐骨架的作用，然后對前驅體進行預燒結，后補Li燒結而成硅摻雜的鎳鈷鋁三元正極材料，這種方法簡單易操作，Si的摻入量容易精確控制，有機Si源利于Si的均勻分布。

附圖說明

圖1是本發明硅摻雜型鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法的流程圖；

圖2是預燒結前驅體的電鏡圖；

圖3是本發明實施例硅摻雜型鎳鈷鋁酸鋰正極材料的電鏡圖；

圖4是本發明實施例和對比例正極材料制備鋰電池的電性能對比圖。