[發明專利]一種類球形表面多通道的鎳鈷鋁三元材料前驅體及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810251433.2
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN110364727A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 張素芳;郭書成
• 申請（專利權）人: 安徽同心新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/52
• 分類號: H01M4/52;H01M4/1391;H01M10/0525
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 韋超峰;胡鋒鋒

本發明公開了一種類球形表面多通道的鎳鈷鋁三元材料前驅體及其制備方法和應用，屬于鋰離子電池制備技術領域。本發明的制備方法包括以下步驟：將鎳源、鈷源、鋁源化合物溶解在去離子水中配制成一定濃度的溶液；然后將配制好的溶液與濃氨水混合后，與沉淀劑、銨鹽溶液并流進入反應釜中進行反應；然后將所得前驅體料漿經水洗、過濾、再漿、噴霧干燥，即得到本發明的類球形、表面多通道的鎳鈷鋁三元材料前驅體Ni_0.8Co_0.15Al_0.05(OH)₂。采用本發明的方法能夠制備所得鎳鈷鋁三元材料前驅體為一種單一的物質、產品結晶度好、產品形貌為規則球形或類球形并且球體表面多通道，可用于制備性能更佳地鋰離子電池正極材料?鎳鈷鋁酸鋰。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池制備技術領域，尤其涉及一種在液相體系下金屬離子共沉淀工藝制備類球形、表面多通道的鎳鈷鋁三元材料前驅體的方法、通過該方法得到的電化學活性高的鎳鈷鋁酸鋰、以該鎳鈷鋁酸鋰為主體的正極材料及包含有該正極材料的二次電池。

背景技術

鋰離子電池因具有容量大、倍率性能高、安全性好以及價格低廉等優點而得到廣泛應用。Li[Ni_1-xM_x]O₂(M＝Co，Mn，Al等)高鎳材料由于具有高達200mAh/g的比容量，成為一種最具前途的鋰電池正極材料。其中LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂由于Co和Al的加入，增強了結構的穩定性，表現出更優異的電化學性能。但是，為了提高材料的振實密度，進而提升材料的體積能量密度，現有技術中LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂材料大部分被做成了大直徑球形顆粒。

對于三元材料鎳鈷鋁的研究，無論是國外還是國內圍繞的重點都在于如何提高其壓實密度和循環倍率。以Tesla公司為例，其在第二款量產車型Model-S上采用NCA為正極材料制備的圓柱18650型鋰離子電池，早期的Model-S采用2.9AH的18650電池，后期改進為3.1AH的電池，而同期國內主流的新能源汽車三元18650電池為2.2-2.6AH。Model 3采用鎳鈷鋁20700電池，電池在直徑和高度上均有較大的突破，單體能量密度可達343Wh/Kg，電芯容量可達6.2AH，相對于以前的18650電池3.1AH的容量，整整提高了一倍。

在新能源汽車續航里程要求不斷提升的形勢下，對動力電池能量密度有決定性影響的正極材料正在往高鎳方向發展，而已被松下成功規模應用的NCA材料是目前最可行的技術方案，甚至有可能占據未來新能源乘用車動力電池市場主導地位。NCA材料克容量高，類似于NCM 811型三元，壓實密度接近NCM 532型三元，并且其綜合了LiNiO₂和LiCoO₂的優點，不僅可逆比容量高，同時摻鋁元素后增強了材料的結構穩定性和安全性，進而提高了材料的循環性。因此NCA材料已成為目前商業化正極材料中研究最熱門的材料之一。