[發(fā)明專利]鋰離子電池正極材料、其制備方法及鋰離子電池有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201780035058.1 | 申請(qǐng)日： | 2017-11-29 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109643791B | 公開（公告）日： | 2020-08-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 曾雷英;張見;顏澤宇 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 廈門廈鎢新能源材料股份有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 深圳市賽恩倍吉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44334 | 代理人： | 彭輝劍;唐芳芳 |
| 地址： | 361026 福建省廈門市中國(guó)（*** | 國(guó)省代碼： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 鋰離子電池 正極 材料 制備 方法 | ||
一種鋰離子電池正極材料、其制備方法及含有該正極材料的電池，正極材料顆粒分為致密層、內(nèi)層和顆粒中心，內(nèi)層中從致密層向顆粒中心方向M、A元素濃度呈遞減趨勢(shì)，所述M元素為Al、Mg、Ti、Zr、Mn、Ni中的一種或多種，至少一種為Al；所述A元素為F、B、P、N中的一種或多種，至少一種為F。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鋰離子電池制備領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池正極材料、其制備方法及鋰離子電池。
背景技術(shù)
鋰離子電池具有工作電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、重量輕、白放電少、無記憶效應(yīng)與性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)，在便攜式移動(dòng)設(shè)備、新能源交通工具等領(lǐng)域，鋰離子電池也成為了最有競(jìng)爭(zhēng)力的動(dòng)力電源。正極材料是鋰離子電池關(guān)鍵材料之一，決定著鋰離子電池的性能。而限制鋰離子動(dòng)力電池能量密度、功率密度、循環(huán)壽命及安全性的最大瓶頸正是在于正極材料技術(shù)，因此對(duì)正極材料性能的改善是本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的熱點(diǎn)。
目前，商業(yè)化的鈷酸鋰正極材料容量?jī)H有140mAh/g，實(shí)際上鈷酸鋰正極材料的理論容量為274mAh/g，但是卻需要在較高電壓下(大于4.5V)下才能釋放更高的容量。高電壓往往引起不可逆的結(jié)構(gòu)變化和嚴(yán)重副反應(yīng)，這些會(huì)造成鈷酸鋰正極材料在高電壓下循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能及熱穩(wěn)定性能變得很差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在高電壓下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高能量密度鋰電池正極材料、其制備方法及含有該正極材料的電池。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋰離子電池正極材料，所述正極材料顆粒分為致密層、內(nèi)層和顆粒中心，所述致密層中均勻富集有M、A元素，所述內(nèi)層中從致密層向顆粒中心方向M、A元素濃度呈遞減趨勢(shì)，所述顆粒中心中M、A元素濃度不為0且均勻分布，所述M元素為具有摻雜、包覆作用的一種或多種金屬元素，所述A元素為具有摻雜包覆作用的一種或多種非金屬元素；所述M元素為Al、Mg、Ti、Zr、Mn、Ni中的一種或多種元素，至少一種為Al；
所述A元素為F、B、P、N中的一種或多種元素，至少一種為F。
本發(fā)明還提供一種鋰離子電池正極材料，所述正極材料顆粒分為致密層、內(nèi)層和顆粒中心，所述致密層包括表面及表面與內(nèi)層之間的范圍，所述致密層中均勻富集有M、A元素，所述M、A元素的濃度從表面向顆粒中心方向呈遞減趨勢(shì)，所述顆粒中心中M、A元素濃度不為0且均勻分布，所述M元素為具有摻雜、包覆作用的一種或多種金屬元素，所述A元素為具有摻雜包覆作用的一種或多種非金屬元素，所述正極材料中含有粒徑不同的大小顆粒，所述小顆粒表面M元素離子濃度高于所述大顆粒表面M元素離子濃度；
所述M元素為Al、Mg、Ti、Zr、Mn、Ni中的一種或多種元素，至少一種為Al；
所述A元素為F、B、P、N中的一種或多種元素，至少一種為F。
本發(fā)明還提供一種上述鋰離子電池正極材料的制備方法，其步驟如下：
一次混料：將摻雜或未摻雜M’元素的鈷鹽、鋰化合物混合，或向其中再添加包含M”元素的納米級(jí)添加劑一起混合均勻，并且控制Li/Co在1.00-1.06的范圍，控制鈷鹽粒徑D50介于13-16微米，混合均勻得到一次混合料，所述M’元素為Al、Mg、Ti、Mn、Ni中的一種或多種，至少一種為Al。所述M”元素為Al、Mg、Ti、Zr、Mn、Ni中的一種或多種元素，至少一種為Al；
一次燒結(jié)：將所述一次混合料進(jìn)行燒結(jié)，所述燒結(jié)包括升溫至700-900℃，保溫?zé)Y(jié)H1小時(shí)后，繼續(xù)升溫至900-1100℃，保溫?zé)Y(jié)H2小時(shí)得到一次燒結(jié)料，所述H1和H2的總和為8-20小時(shí)；
一次篩分：將所述一次燒結(jié)料進(jìn)行破碎分級(jí)得到不同粒徑大小的鋰電池正極材料半成品；
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