[發明專利]一種鎳鈷鋁酸鋰及其復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810194821.1
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108306008A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 黃碧英;丁孔賢;黃耀澤;吳曲勇
• 申請（專利權）人: 龍能科技如皋市有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

本發明公開了一種鎳鈷鋁酸鋰LiNi_1?x?yCo_xAl_yMzO_2+z，其中，0.08≤x≤0.15，0.03≤y≤0.1，0.01≤z≤0.2，簡稱NCA)和包覆在NCA鎳鈷鋁酸鋰表面的疏水材料。由于疏水材料包覆在NCA鎳鈷鋁酸鋰表面，包覆材料不溶于水，而且耐電解液。因此相對于傳統的NCA鎳鈷鋁酸鋰材料，這種鎳鈷鋁酸鋰LiNi_1?x?yCo_xAl_yMzO_2+z復合材料能夠改善鎳鈷鋁酸鋰電池易吸水的問題。本發明還公開了上述鎳鈷鋁酸鋰LiNi_1?x?yCo_xAl_yMzO_2+z復合材料的制備方法。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體涉及鋰離子電池技術領域，特別涉及一種鎳鈷鋁酸鋰復合材料的制備方法復合材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池的電化學性能主要取決于所用電極材料和電解質材料的結構和性能，尤其是電極材料的結構和性能。其中，商業化的正極材料如鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和鎳鈷錳三元體系，其中LiCoO2電壓高、放電較平穩、熱穩定性好，但存在抗過充能力、安全性差、鈷材料昂貴且資源匿乏和污染嚴重等缺點。LiMn2O4價格低廉、錳資源豐富、安全性優異，但能量密度較低、循環性能差。LiFePO4循環穩定、倍率性能好、安全性好，但導電率低、能量密度較低等缺點。

在能量密度、循環壽命等電池性能綜合平衡中，鎳鈷錳三元體系成為可逆比容量、成本等重要方面達到了實際應用的要求，然而現在電動汽車對材料的能量密度提出了更高的要求。為了進一步提高三元體系的能量密度，高鎳體系材料引起研究人員的注意。

目前，高鎳體系則尚處于實驗室或產業化初試階段，為了解決鎳含量的提高一定程度上帶來材料安全性變差、電芯制造環境要求高的問題，NCA材料(鎳鈷鋁酸鋰)近年引起產業界普遍關注，NCA材料本身具有高達200mAh/g以上可逆比容量，并且已經由美國Tesla公司成功應用于電動汽車動力電池，使得其電動汽車因大容量鋰離子電池的應用而可實現較長的續航里程。

傳統的NCA材料的產業化生產工藝以共沉淀-高溫固相法工藝為主，但是共沉淀-高溫固相法工藝生產工藝流程復雜，合成材料生產效率較低，生產成本較高。同時，共沉淀的過程中前驅體材料容易團聚，組分分布不均勻，并且由于生產過程中pH值難以控制導致高溫固相進行鋰離子摻雜時摻雜不均勻。

同時，NCA材料存在著易吸水，電池制作過程中加工難的問題，制約了它在動力及儲能領域中的大規模應用。

發明內容

基于上述NCA鎳鈷鋁酸鋰材料，有必要針對傳統的NCA鎳鈷鋁酸鋰電池存在易吸水，電池制作過程中加工難的問題，本發明提供一種解決NCA鎳鈷鋁酸鋰易吸水問題的鎳鈷鋁酸鋰LiNi_1-x-yCo_xAl_yM_zO_2+z復合材料及其制備方法。

為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是：一種鎳鈷鋁酸鋰復合材料的制備方法,包括如下步驟：

(1)將可溶性鎳鹽和可溶性鈷鹽溶于第一溶劑中混勻后得到第一混合溶液；

(2)分別配制鋰化合物溶液、可溶性鋁鹽溶液和可溶性金屬M鹽溶液，其中，所述金屬M選自Mg、Be、Ca、Sr、Ba、Zn、Y、Ga和In中的至少一種；

(3)將所述第一混合溶液、所述鋰化合物溶液、所述可溶性鋁鹽溶液和所述可溶性金屬M鹽溶液混合均勻后，噴霧干燥、造粒，得到均勻干燥的混合材料；

(4)將所述均勻干燥的混合材料進行一次預燒，在通氧氣的條件下，在450℃～550℃下燒結2h～24h，冷卻后得到NCA材料前驅體；