[發(fā)明專利]一種包覆改性的鋰離子多元正極材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711468090.7
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108075133A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 趙云虎;張新龍;秦錦;閆治開;于禧;韓亮
• 申請（專利權）人: 南通瑞翔新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

1.一種包覆改性的鋰離子多元正極材料,其特征在于：正極材料的化學通式為：LipNixCoyMn1-x-yMmO2，其中0.95≤p≤1.15，0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1，0.01≤m≤0.10，M為摻雜劑，包覆材料為N，N所占基材總質量的0.05～5wt%；所述的鋰離子二次電池的正極材料是為一次粒子聚集而成的二次粒子或一次粒子，或一次粒子與二次粒子的混合粒子構成。

2.實現(xiàn)權利要求1所述的一種包覆改性的鋰離子多元正極材料的制備方法,其特征在于：制備方法包括以下步驟：

A、鋰離子二次電池正極材料前驅體的制備：

a、溶液的配制：按摩爾比Ni：Co ：Mn=x：y：1-x-y配制成混合鹽溶液L1，使該鹽溶液中金屬離子濃度為0.5～3mol/L；配制濃度為1.5～12mol/L的堿溶液，配制濃度為0.5～5mol/L的絡合劑溶液，其中0≤x≤1，0≤y≤1；

b、初液的配制：在反應容器中注入純水，并用堿溶液調節(jié)溶液的pH值，并保持反應容器內的溫度為40～80℃，同時通入惰性氣體，并貫穿整個反應過程；

c、前驅體的反應：向反應容器內加入L1溶液，控制流速為5～30L/min，同時緩慢加入適量絡合劑和堿溶液，保持反應容器內的溫度為40～80℃，調節(jié)攪拌速度為120～950r/min；

d、固液分離：將步驟c中物料進行表面處理，合成的多元正極材料前驅體轉至熟成槽進行固液分離，用去離子水洗滌固液分離所得的多元正極材料前驅體，干燥即得所需的多元前驅體S1，S1的化學式為NixCoyMn1-x-y(OH)2；

B、鋰離子二次電池正極材料的制備：

e、燒結：將鋰源物質、S1和摻雜劑M物質按照分子式LipNixCoyMn1-x-yMmO2中的比例進行混合，其中0.95≤p≤1.15，0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1，0.01≤m≤0.10，M為摻雜劑， 控制燒結溫度為550～950℃，燒結時間為4～40h，燒結過程通入空氣或者氧氣，將燒結后的物料經(jīng)破碎、分級、除鐵等工藝處理，得到材料A；

f、表面處理：將材料A進行水洗處理以降低堿含量，物質A與水的比例范圍為1:0.3～1:3，水洗后將物料干燥過篩；

g、包覆：以f處理后的物料或物質A為基體，在基體上使用鎂的化合物或者氧化物與硼的氧化物或者化合物進行按照一定比例混合包覆，包覆方法為干式包覆；

h、二次或多次燒結：將經(jīng)過g包覆好的物料進行燒結，燒結主溫度控制在300～800℃，主溫區(qū)燒結時間為3～25 h，燒結過程中需通入空氣或者氧氣，燒結后得到包覆N,即硼酸鎂的多元正極材料，N所占基材總質量的0.05～5wt%; 根據(jù)產(chǎn)品性能要求，可以進行三次以上燒結，燒結條件同二次燒結；燒結后的物料按照需要進行破碎、分級、過篩、除鐵等工藝處理。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種包覆改性的鋰離子多元正極材料的制備方法,其特征在于：所述步驟a中堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰中的一種或一種以上的混合溶液；絡合劑為氨水、碳酸氫氨、硫酸銨、碳酸銨、檸檬酸和乙二胺四二酸二鈉中的一種或一種以上混合溶液。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種包覆改性的鋰離子多元正極材料的制備方法,其特征在于：所述步驟a中鎳鹽、鈷鹽溶液為硫酸鹽、硝酸鹽和氯化鹽中的一種或一種以上混合溶液。

5.根據(jù)權利要求2所述的一種包覆改性的鋰離子多元正極材料的制備方法,其特征在于：所述步驟b中PH值調節(jié)至8.5～13.5。