[發明專利]一種鋰離子電池正極材料及其制備方法、鋰離子電池

有效

• 申請號: 201811409104.2
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN111224094B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 李云峰;羅傳軍;陳騰飛;薛旭金;侯炳虎;焦玉春;連云峰;靳俊杰;楊陽;鄭剛劍;白方磊;李莉
• 申請（專利權）人: 多氟多化工股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 張兵兵

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法、鋰離子電池。本發明的鋰離子電池正極材料的制備方法包括以下步驟：(1)將三元前驅體、鋰源和助劑混合均勻，然后于600～980℃溫度下保溫5～15h，得中間產物；所述三元前驅體的化學式為Ni_xCo_yD_(1?x?y)(OH)₂，其中0＜x≤1，0＜y≤1，0＜x+y＜1，D為Mn、Al元素中的一種；所述助劑為AlF₃、KF、LiF、NaCl、KCl、H₃BO₃、B₂O₃中的一種或多種；(2)將中間產物與鋰源混合均勻，然后于650～980℃溫度下保溫5～15h，即得。根據本發明的制備方法制備的正極材料，晶型結構較好，顆粒一致性較高；作為正極活性物質用于鋰離子電池時，鋰離子電池具有較高的能量密度。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法、鋰離子電池。

背景技術

層狀鎳鈷錳三元材料具有比容量高、安全性能好、生產成本低等優點，在鋰電行業中的地位正在穩步上升。與常規三元材料對比，單晶三元材料循環穩定性好；機械強度高，電極壓實過程中不容易破碎；比表面積低，有效減少了副反應；表面較為光滑，與導電劑可以較好的接觸，利于鋰離子的傳輸。單晶三元材料常用的制備方法為將鎳鈷錳和鋰源按照相應的物質的量混合后經過一次煅燒得到。但是，所得材料顆粒尺寸一致性較差，團聚現象很難避免，導致成品顆粒的形貌及分布難以控制。

公布號為CN106910882A的中國專利申請中公開了一種基于前驅體分步加入鋰源從而制備鋰離子電池用大單晶層狀正極材料的方法。該方法先將鎳鈷錳前驅體與鋰源混合然后在900～1050℃溫度下煅燒得一次晶粒，然后向一次晶粒中補充鋰源，然后在800～950℃溫度下再次煅燒。利用該方法制備的層狀正極材料具有較高的壓實密度，但是其比容量較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋰離子電池正極材料的制備方法，可提高正極材料的比容量。

本發明的第二個目的在于提供一種根據上述鋰離子電池正極材料的制備方法制得的正極材料，該正極材料晶型結構較好，顆粒一致性較高。

本發明的第三個目的在于提供一種鋰離子電池，該鋰離子電池具有較高的能量密度。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種鋰離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將三元前驅體、鋰源和助劑混合均勻，然后于600～980℃溫度下保溫5～15h，得中間產物；所述三元前驅體的化學式為Ni_xCo_yD_(1-x-y)(OH)₂，其中0＜x≤1，0＜y≤1，0＜x+y＜1，D為Mn、Al元素中的一種；所述助劑為AlF₃、KF、LiF、NaCl、KCl、H₃BO₃、B₂O₃中的一種或多種；

(2)將中間產物與鋰源混合均勻，然后于650～980℃溫度下保溫5～15h，即得。

本發明采用兩步法制備正極材料，在制備過程中添加適當助劑，降低了燒結溫度；并且分步加入鋰源，使得制備所得正極材料的顆粒一致性較好，具有較好的晶型結構。本發明的制備方法改善了材料在后續加工及循環過程中的界面狀況，從而使所得材料作為正極活性物質使用時具有較高的放電電壓以及比容量，其中比容量可達到180mAh/g以上。同時本發明的制備方法步驟簡便，可重復性強，適合工業化生產。