[發(fā)明專利]鋰離子電池用鎳酸鋰類正極材料前驅體的光氧化方法及應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910638041.6
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN112186169A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 謝科予;沈超;原凱
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池用鎳酸鋰類正極材料前驅體的光氧化方法及應用，步驟如下：將鋰離子電池用鎳酸鋰類正極材料前驅體置于高能量光輻射環(huán)境中處理，使其表面進行光輻射反應，得到光氧化處理正極材料前驅體；其中，所述高能量光為紫光，紫外線或X射線。本發(fā)明還提供了利用上述光氧化處理方法制備得到的光氧化處理前驅體在制備鋰離子電池用鎳酸鋰類正極材料中的應用。本發(fā)明以正極材料前驅體為基體，以高能量光輻射進行氧化處理，將前驅體中Ni²⁺氧化成Ni³⁺，降低燒結過程中鋰鎳離子的混排度，提高了材料的電化學性能。

技術領域

本發(fā)明屬于鋰離子電池制備技術領域，具體涉及一種鋰離子電池用鎳酸鋰類正極材料前驅體的光氧化方法及應用。

背景技術

目前，新能源汽車的快速發(fā)展，對其核心零部件-動力電池的能量密度、循環(huán)穩(wěn)定性提出來更高的要求。鎳酸鋰(LiNiO₂)及其衍生正極材料(NCA：LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂和NCM：LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂)兼具高比能、低價格和環(huán)保等優(yōu)點，是目前動力電池正極材料最佳選擇。

但在鎳酸鋰及其衍生物的制備過程中，Ni很難完全由正二價氧化成正三價，Ni²⁺由于其與Li⁺離子半徑相近，Ni²⁺遷移能力較強，很容易占據(jù)鋰位發(fā)生Li⁺/Ni²⁺現(xiàn)象，抑制鋰離子傳輸，降低了鎳酸鋰及其衍生物的儲鋰能力和循環(huán)性能。針對該問題，一般采用離子摻雜的方法提升材料的電化學性能。即通過離子摻雜，摻入到鋰位或者過渡金屬位，限制Ni²⁺的遷移。

公開號為CN104282901A的中國專利公開了一種高導電性動力電池用鎳鈷錳三元正極材料的制造方法，利用ZrO₂，MgO，Al₂O₃，TiO₂，La₂O₃，NbO₂，Tb₂O₃等金屬氧化物與NCM前驅體混合燒結得到摻雜性NCM正極材料，其降低了材料的離子混排程度，提高了電池的循環(huán)穩(wěn)定性，但經(jīng)過離子摻雜后一般會造成材料的比容量下降，能量降低。因此，很有必要開發(fā)出一種更為簡單的方法，以提高鋰離子電池用鎳酸鋰類正極材料的電化學性能。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池用鎳酸鋰類正極材料前驅體的光氧化方法及應用，可對鎳酸鋰類正極材料前驅體進行高效光氧化處理，增加正極材料前驅體中Ni³⁺的含量，降低離子混排程度，進而得到高容量、高循環(huán)、高倍率的鋰離子電池正極材料。

本發(fā)明的第一個目的是提供一種鋰離子電池用鎳酸鋰類正極材料前驅體的光氧化方法，步驟如下：

將鋰離子電池用鎳酸鋰類正極材料前驅體置于高能量光輻射環(huán)境中處理，使其表面進行光輻射反應，得到光氧化處理正極材料前驅體；

其中，所述高能量光為紫光，紫外線或X射線。

優(yōu)選的，所述鋰離子電池用鎳酸鋰類正極材料前驅體為Ni(OH)₂、Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂或Ni_xCo_yAl_1-x-y(OH)₂，其中，x＝0.8，0.1≤y≤0.15。

優(yōu)選的，當所述高能量光為紫光或紫外線時，所述高能量光輻射強度為50-100mW/cm²；當所述高能量光為X射線時，所述高能量光輻射劑量率為50mSv/h。