[發明專利]鋁包覆三元摻鋯復合材料、復合正極材料及其制備和在鋰離子電池中的應用

有效

• 申請號: 201810120699.3
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108428862B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 張治安;湯依偉;賴延清;尚國志;楊幸;吳劍
• 申請（專利權）人: 中南大學;廣東佳納能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生;魏娟

本發明屬于鋰離子電池領域，具體公開了一種鋁包覆三元摻鋯復合材料，包括內核，以及包覆在內核表面的殼體；所述的內核的材料為(Ni_0.8?xCo_0.15Al_0.05Zr_x)(OH)₂，其中，x為0.001～0.03；所述的殼體的材料為Al(OH)₃。本發明還公開了一種所述的鋁包覆三元摻鋯復合材料的制備方法以及將其和鋰源燒結得到復合正極材料。本發明制備方法簡單，成本低廉，可宏量制備。所制備的鋰離子電池摻雜及包覆三元材料具有較好的球形度、比表面積和優異的導離子性和導電性，該材料用于鋰離子電池，展示優異的循環穩定性能和倍率性能，具有工業化應用前景。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，具體涉及一種鋰離子電池正極材料和前驅體及其制備方法。

背景技術

在環境污染和能源危機的雙重壓力下，尋找清潔的綠色能源是當今世界共同努力的方向。鋰離子電池在清潔能源中占有很重要的一席之地，特別是鋰離子電池作為動力源的汽車，近幾年發展迅速，針對全球能源和環境問題提出了一條新的發展道路。鋰離子電池的性能主要取決于參與電極反應的活性物質，負極的發展速度要快于正極，因此，鋰離子電池正極材料對于鋰離子電池的發展就變得尤為關鍵。目前主要報道的正極材料主要有磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰和三元材料等。按照目前國家的規劃的能量密度達到250mAh/g，甚至到300mAh/g的能量密度指標，以現在商業化應用的電極材料體系都無法實現，因此鋰離子電池就需要較大的技術改革。

三元材料近幾年在日韓企業大力發展，逐漸成為市場主流，國內企業也采取跟隨策略，逐漸轉向三元材料。越高鎳、越高能、越高門檻。未來在對電池能量密度需求不斷提升的背景下，三元材料將向高鎳化方向發展。

正極材料作為目前鋰離子電池里面主要的儲存鋰離子的地方，其性能直接影響鋰離子電池的性能。然而隨著容量的不斷提高，三元正極材料的倍率性能和穩定性變差這勢必成為阻礙鋰離子電池向前發展的一大隱患。

公開號為CN104218243A的中國專利文獻公開了一種高穩定性的鎳鈷鋁酸鋰正極材料及其制備方法。鎳鈷鋁酸鋰材料的特征化學式：Li_nNi_1-x-yCo_xAl_yO₂·mLiM_aO_b，式中0.95≤n≤1.15，0.00＜x＜0.30，0.01≤y≤0.10，0.00＜m＜0.05，0.0＜a＜3.0，b為化合價匹配系數，b＝(M化合價×a+1)/2。

公開號為CN104766960A的中國專利文獻公開了一種一種鋰離子電池用鎳錳酸鋰正極材料的改性方法，該方法包括以下步驟：將鎳錳酸鋰加入水中，再向懸濁液中添加表面活性劑，然后加入所配制偏鋁酸鈉溶液的5～15％，邊攪拌邊向混合液中通二氧化碳氣體至溶液的pH值為8.0～10.0；滴加剩余的偏鋁酸鈉溶液，同時通入二氧化碳氣體，控制溶液pH值為8.0～10.0，并流反應；然后攪拌、老化，過濾，洗滌，烘干后，得到氫氧化鋁包覆的鎳錳酸鋰材料；置入馬弗爐中300～450℃熱處理得到氧化鋁包覆改性的鎳錳酸鋰正極材料。

現有的材料的電學性能還具有較大的提升空間。

發明內容

本發明第一目的在于，提供一種鋁包覆三元摻鋯復合材料(本發明也簡稱復合材料)，旨在提供一種氫氧化鋁包覆的摻雜有鋯的三元復合材料。

本發明第二目的在于，提供一種鋁包覆三元摻鋯復合材料的制備方法。

本發明第三目的在于，提供一種鋁包覆三元摻鋯復合材料的應用方法，旨在將其和鋰源混合燒結，制得鋁包覆三元摻鋯復合正極材料。

本發明第四目的在于，提供一種鋁包覆三元摻鋯復合正極材料(本發明也簡稱復合正極材料)；旨在提升電學性能。