[發(fā)明專利]一種高電壓鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811642912.3
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109786697B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐從勝;王廣進;胡剛剛;倪國華;朱二濤;戴首;吳金林
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥融捷能源材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 汪貴艷

本發(fā)明公開了一種高電壓鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法,所述鎳鈷錳酸鋰正極材料是指包覆有磷酸鹽的鎳鈷錳酸鋰摻雜料，所述鎳鈷錳酸鋰摻雜料是指鎳鈷錳酸鋰材料中摻雜有鑭和氟元素，所述磷酸鹽由磷酸鋁和磷酸氫二氨水溶液共混制成。本發(fā)明通過摻雜鑭和氟元素能夠增大晶面間距從而促進鋰離子遷移和提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，通過表面包覆磷酸鹽使材料表面具有較好的鋰離子傳導(dǎo)特性和一定的電子電導(dǎo)特性，使其在高電壓下具有更高的脫鋰態(tài)穩(wěn)定性。而且降低了材料表面的殘留鋰量，抑制表面副反應(yīng)，顯著提高材料在高電壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別是一種高電壓鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為綠色環(huán)保的二次儲能源,具有輕便、移動、高能量、綠色環(huán)保等優(yōu)勢,隨著通訊基站、視聽設(shè)備,工業(yè)儀器、醫(yī)療器械、手機、筆記本電腦、電動工具、電動自行車乃至電動汽車對鋰電池需求量增加,對電池的能量密度、循環(huán)次數(shù)、安全性能等綜合性能提出了更高的要求。

在鋰離子電池中，正極材料是最關(guān)鍵的組成部分之一，其性能在很大程度上決定了鋰離子電池的性能。目前，隨著市場對高能量密度電池體系的要求越來越高，正極材料的比容量已經(jīng)成為制約鋰離子電池發(fā)展的主要限制因素之一，因此開發(fā)高比容量的鋰離子電池正極材料，對發(fā)展和改進鋰離子電池具有深遠(yuǎn)的意義。

目前主流的鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和鎳鈷錳酸鋰。鎳鈷錳酸鋰正極材料由于鎳、鈷、錳三元素的協(xié)調(diào)效應(yīng)，使其在能量密度、循環(huán)性能、安全性能及成本等綜合性能方面具有優(yōu)勢，是目前最受關(guān)注的正極材料之一。但是，由于鎳鈷錳酸鋰正極材料面臨著高電壓條件下循環(huán)容量衰減快、團聚顆粒粉化、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差等問題，限制了其在高電壓條件下的應(yīng)用。針對鎳鈷錳酸鋰面臨的問題，目前主要的改善方法是摻雜和包覆，其主要目的是提升主體材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減小界面副反應(yīng)，提升材料的循環(huán)性能、安全性能及熱穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高電壓鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鎳鈷錳酸鋰正極材料在高電壓下穩(wěn)定性差、循環(huán)衰減快和顆粒粉化等問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種高電壓鎳鈷錳酸鋰正極材料，所述鎳鈷錳酸鋰正極材料是指包覆有磷酸鹽的鎳鈷錳酸鋰摻雜料，所述鎳鈷錳酸鋰摻雜料是指鎳鈷錳酸鋰材料中摻雜有鑭和氟元素。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述磷酸鹽由磷酸鋁和磷酸氫二氨水溶液共混制成；所述鎳鈷錳酸鋰摻雜料的化學(xué)通式為LiNi_xCo_(1-x-y-a)Mn_yLa_aO_(2-2b)F_b，其中0＜x＜1，0＜y＜1，0＜a+x+y＜1，0.0005＜a＜0.03，0.0005＜b＜0.03。

本發(fā)明另一個目的是提供上述高電壓鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟(1)：將鎳鈷錳前驅(qū)體、鑭源、氟源和鋰源球磨混合均勻，得到混合物料A；

步驟(2)：步驟(1)所得混合物料A進行燒結(jié)、研磨，制備得到鎳鈷錳酸鋰摻雜料；

步驟(3)：將步驟(2)制備的鎳鈷錳酸鋰摻雜料與磷酸鹽混合均勻，再次球磨處理，得到混合物料B；

步驟(4)：將步驟(3)所得混合物料B再次燒結(jié)、研磨，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(1)中鎳鈷錳前驅(qū)體、鑭源、氟源、鋰源的摩爾比為1.0：(0.0005～0.003)：(0.0005～0.003)：(1.0～1.15)。