[發(fā)明專利]一種二元摻雜的單晶三元正極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910576426.4
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110233253B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭玉國;盛航;石吉磊;張旭東;鄒玉剛;殷雅俠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;C30B1/02;C30B29/16
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

1.一種二元摻雜的單晶三元正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將三元正極材料前驅(qū)體、含第一摻雜元素的第一摻雜物和含第二摻雜元素的第二摻雜物混合均勻，通過噴霧干燥的方式得到固體粉末；

S2、將S1得到的固體粉末和鋰鹽混合均勻，在氧氣或空氣氣氛下，在680-1000℃進行燒結(jié)，燒結(jié)時間20-50小時，得到二元摻雜的單晶三元正極材料；

所述二元摻雜的單晶三元正極材料，其化學表達式為Li_1+y+zNi_aCo_bMn_cA_yB_zO₂，其中1＞a＞b≥c＞0，a≥0.5，且a+b+c=1；0.05≥y≥0.001，0.005≥z≥0.0001，其中A為第一摻雜元素，選自Mg或Al中的至少一種；B為第二摻雜元素，選自Ti、V、B、Sb、La、Ta中的至少一種；

所述燒結(jié)是采用分階段升溫和降溫的燒結(jié)程序：是將鋰鹽、三元正極材料前驅(qū)體和第一固體添加劑混合均勻，還加入第二固體添加劑，進行分階段燒結(jié)，分階段燒結(jié)分為多個升溫階段和一個降溫階段，升溫階段的燒結(jié)溫度在680-1000℃，降溫階段的燒結(jié)溫度為600-800℃。

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述二元摻雜的單晶三元正極材料化學表示中，1＞a＞b≥c＞0，a≥0.6，0.02≥y≥0.005，0.001≥z≥0.0002。

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述三元正極材料前驅(qū)體選自Ni_aCo_b Mn_c(OH)₂、Ni_aCo_bMn_cCO₃或Ni_aCo_b Al_c(OH)₂，其中 1＞a＞b≥c＞0，a≥0.5。

4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述三元正極材料前驅(qū)體選自為Ni_0.82Co_0.11Mn_0.07(OH)₂、Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂、Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂、Ni_0.75Co_0.15Mn_0.15(OH)₂或Ni_0.9Co_0.05Mn_0.05(OH)₂。

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一摻雜物為九水合硝酸鋁、乙酸鋁、氫氧化鋁、草酸鋁水合物、氯化鋁、氧化鋁、氧化鎂、硬脂酸鋁、二水草酸鎂、氫氧化鎂、三水磷酸氫鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂、六水氯化鎂、硬脂酸鎂中的一種或者多種；和第二摻雜物為Ti、V、B、Sb、La、Ta的鹽、氫氧化物或氧化物的形式。

6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鹽為羧酸鹽。

7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述羧酸鹽選自乙酸鹽、草酸鹽或脂肪酸鹽。

8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述脂肪酸選自硬脂酸鹽、三異硬脂酸異丙氧鹽或堿式二十碳五烯酸鹽。

9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述三元正極材料前驅(qū)體、第一摻雜物和第二摻雜物的摩爾比為1：0.001-0.05：0.0001-0.005。