[發明專利]多元素混合摻雜包覆改性三元正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811268765.8
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109192972A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 閆東偉;吳志堅;馮一濤;劉偉;谷豐宏
• 申請（專利權）人: 圣戈萊（北京）科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
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1.一種多元素混合摻雜包覆改性三元正極材料，其化學式為Li(Ni_xCo_yMn_z)_1-a-bM_aM’_bN_cO_2+c；其中，摻雜金屬離子M的半徑與鋰離子接近，選自Mg²⁺、Sc³⁺、、Y³⁺、Nb⁵⁺、In³⁺、Sn⁴⁺、Ce⁴⁺、Eu³⁺、Gd³⁺、Er³⁺、Ta⁴⁺中的一種或多種；摻雜金屬離子M’的半徑與三元材料中的過渡金屬離子(Ni³⁺、Mn⁴⁺、Co³⁺)的半徑接近，選自Al³⁺、Ti⁴⁺、Ge⁴⁺、W⁶⁺、V⁵⁺的一種或多種；N為三元材料表面包覆的元素，選擇含有Al³⁺、B³⁺、Zr⁴⁺、Ti⁴⁺、Ge⁴⁺、W⁶⁺、V⁵⁺化合物的一種或多種；0.5≤x≤0.9，0<y≤0.4，0<z≤0.4，x+y+z＝1，0.0001≤a≤0.01，0.0001≤b≤0.01且a/2≤b≤2a，0.0001≤c≤0.01。

2.根據權利要求1所述的一種多元素混合摻雜包覆改性三元正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下歩驟：

(1)按照化學式Li(Ni_xCo_yMn_z)_1-a-bM_aM’_bN_cO_2+c各元素摩爾比，分別稱取適量的含有鎳鈷錳的三元素的前驅體、鋰源、含M及M’的離子化合物，其中，鋰源按照化學式計量比過量1-10％；進行充分混合，得到混合物A。

(2)把步驟(1)制備的混合物A，放置于高溫燒結爐中，在氧化氣氛下進行一次燒結，經過自然冷卻、破碎后，得到一次燒結產物B。

(3)按照化學Li(Ni_xCo_yMn_z)_1-a-bM_aM’_bN_cO_2+c元素摩爾比，稱取一定量的含N化合物，加入到步驟(2)得到一次燒結產物B中，加入一定量的溶劑，均勻充分混合，經過進一步的干燥后，得到混合物C。

(4)把步驟(3)制備的混合物C，放置于高溫燒結爐中，在氧化氣氛下進行二次燒結，然后經過自然冷卻、破碎、篩分后，得到金屬陽離子M和M’共摻雜、N氧化物包覆的三元正極材料Li(Ni_xCo_yMn_z)_1-a-bM_aM’_bN_cO_2+c。

3.根據權利要求2所述的一種多元素混合摻雜包覆改性三元正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述含有鎳鈷錳三元素的前驅體，可以為包含有鎳鈷錳三元素的氫氧化物、碳酸鹽中的一種或多種。

4.根據權利要求2所述的一種多元素混合摻雜包覆改性三元正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述鋰源為含有鋰元素的碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰中的一種或多種。