[發明專利]一種高鎳三元材料的制備方法及其產品和應用

在審

• 申請號: 201811624977.5
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109638279A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 何丹農;張道明;張芳;王亞坤;吳曉燕;盧玉英;鄧秉浩;解啟飛;金彩虹
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發明提出一種高鎳三元材料的改性方法及其產品和應用，所述高鎳三元材料通式為LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中x+y+z=1，y≦0.1，0.6<x≦0.8，首先制備高鎳三元材料前驅體，在BF₃氣氛下，對高鎳三元材料前驅體進行預燒，對其表面預燒改性后，然后加入過量鋰源進行高溫煅燒，從而獲得表面穩定型高鎳三元材料。整個改性的高鎳三元材料制備方法簡單可控，制備的改性后的高鎳三元材料具有首效高、SEI膜均勻致密，克容量大、循環性能好等特點。

技術領域

本發明屬于材料化學技術領域，具體涉及到一種高鎳三元材料的制備方法及其產品和應用，應用于鋰離子電池。

背景技術

隨著鋰離子電池的高速發展，并且在政策的大力引導下，大容量鋰離子電池成為人們研究的熱點，而正極材料的性能對鋰離子電池的電化學性能起著決定性的作用，因此，對鋰離子電池正極材料的研發顯得尤為重要。目前商用的鈷酸鋰雖然能量密度相對較高，但是其自身一些難以規避的缺點，如成本、Co的大量使用和循環性能差等限制了鈷酸鋰的持續發展。

有取代鈷酸鋰地位的三元正極材料，通式為LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，常見的配比有111,424,523,622,811，2018年以來，隨著國家補貼政策直接與電池能量密度掛鉤，三元電池特別是高能量密度的高鎳811電池的發展受到了諸多廠家的青睞。同時，伴隨著鈷價格的高漲，高鎳811成為動力電池的發展趨勢。

同時，高鎳三元材料也面臨著一系列棘手的挑戰：1.在帶電狀態下氧的損失和不可逆的結構轉變。2.Ni²⁺和Li⁺混合鎳含量高。3.微裂紋在長循環過程中，性能衰減。4.表面堿度高，對CO₂和H₂O敏感。。

為此，本發明人研究了高鎳正極材料改性的制備方法，該改性方法操作簡便，工藝簡單，適用于工業化生產，應用到高鎳三元材料中，具有首效高、SEI膜均勻致密，克容量大、循環性能好等特點。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明目的在于提供一種高鎳三元材料的制備方法。

本發明的再一目的在于：提供一種上述方法制備的高鎳三元材料產品。

本發明的又一目的在于：提供一種上述產品的應用。

本發明目的通過下述方案實現：一種高鎳三元材料的制備方法，所述高鎳三元材料化學式為LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中x+y+z=1，y≦0.1，0 .6<x≤0 .8，制備高鎳三元材料前驅體，在BF₃氣氛下，對高鎳三元材料前驅體進行預燒，對其表面預燒改性后，然后加入過量鋰源進行高溫煅燒，從而獲得表面穩定型高鎳三元材料，包括如下步驟：

（1）采用共沉淀法，將鎳源化合物、鈷源化合物、錳源化合物按8：1：1的摩爾比配置為1mol/L的水溶液，碳酸鹽單獨配置為1mol/L的水溶液，將碳酸鹽水溶液加入鎳鈷錳源化合物混合水溶液中，然后將前驅體漿料抽濾、洗滌,在真空干燥箱內干燥,得到MCO₃前驅體粉末，其中M為Ni，Co，Mn；

（2）將MCO₃前驅體粉末置于管式爐中，惰性氣氛下，升溫速率5℃/分鐘，

溫度控制在300～400℃，保溫2小時后，通入BF₃氣體，繼續保溫4～6小時后自然冷卻，然后將粉體取出；

（3）最后，將改性后的粉體加入過量鋰源充分混合后，進行高溫煅燒，獲得高鎳三元正極材料。