[發(fā)明專利]一種硒、硫酸根共摻雜高鎳正極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811545122.3
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109616658B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設計）人: 譚強強;夏青
• 申請（專利權(quán)）人: 中科廊坊過程工程研究院;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/58
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種硒、硫酸根共摻雜高鎳正極材料，其特征在于，所述正極材料為硒和硫酸根共同摻雜改性的高鎳正極材料，化學式為LiNi_xM_1-xSe_a(SO₄)_bO_2-a-b，其中，M為Mn、Co或Al中的至少一種，且0.5≤x＜1，0＜a≤0.05，0＜b≤0.05；

所述正極材料的制備原料包括鎳源、M源、硒源、含有硫酸根的鹽溶液、鋰源以及沉淀劑和絡合劑，所述硒源為硒的水合肼溶液。

2.如權(quán)利要求1所述的硒、硫酸根共摻雜高鎳正極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)按照化學式中各元素的含量進行配料，向反應容器中并流加入鎳源、M源、硒源、含有硫酸根的鹽溶液以及沉淀劑、絡合劑，控制溫度和pH值攪拌進行反應，反應完成后固液分離，得到正極材料前驅(qū)體；

(2)將步驟(1)得到的正極材料前驅(qū)體和鋰源混合，經(jīng)過熱處理后得到所述硒、硫酸根共摻雜高鎳正極材料。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述反應容器帶有攪拌裝置。

4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述鎳源為硝酸鎳。

5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述M為錳、鈷或鋁中的至少一種，相應的，錳源為氯化錳和/或硝酸錳；鈷源為硝酸鈷和/或草酸鈷；鋁源為硝酸鋁和/或偏鋁酸鈉。

6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述硒源為硒的水合肼溶液。

7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述含硫酸根的鹽為硫酸銨、硫酸氫銨、硫酸鈉或硫酸氫鈉中的至少一種。

8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述沉淀劑為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。

9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述絡合劑為氨水。

10.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述反應過程中溶液的pH為10-12.5。

11.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述反應的溫度為45-75℃。

12.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述反應的時間為4-16h。

13.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述固液分離后，對所得產(chǎn)物進行洗滌和干燥，得到所述正極材料前驅(qū)體。

14.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述鋰源為碳酸鋰和/或一水氫氧化鋰。

15.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述鋰源中的鋰元素與所述正極材料前驅(qū)體中的金屬元素的摩爾比為(1-1.2):1。

16.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述熱處理在氧氣氣氛中進行。

17.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述熱處理的升溫速率為1-30℃/min。

18.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述熱處理分為兩個階段進行，第一階段：在300-500℃燒結(jié)4-12h；第二階段：將第一階段的產(chǎn)物升溫至600-800℃燒結(jié)10-20h。