[發(fā)明專利]正極材料制備方法及制備的正極材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910798461.0
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110518209B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 劉玉紅;廖欽林;董明月;周源;羅繼華;葉浩杰
• 申請（專利權）人: 廣東風華新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市道臻知識產權代理有限公司 44360
• 代理人: 陳琳

本發(fā)明提供了一種正極材料制備方法，包括如下步驟：A.將第一鋰源和摻雜的鈷源經混合處理、燒結處理制得A料；B.將第二鋰源、鎳錳鈷三元前驅體和氧化鎳經混合處理、燒結處理制得B料；C.將A料、B料和包覆劑經混合處理、燒結處理；其中，摻雜所述鈷源的摻雜元素包括Mg、Al、Ti和Zr中的至少一種及Sb，包覆劑包括氧化鋁、氧化鑭和氧化釔中至少一種及氧化鎳。本發(fā)明正極材料制備方法制備的正極材料具有比容量高、循環(huán)性能好、高溫儲存厚度膨脹率小和能量密度高等優(yōu)點，能滿足市場上對高容量高性能鋰離子電池用正極材料的需求。

技術領域

本發(fā)明涉及正極材料制備技術領域，尤其涉及一種正極材料制備方法及其制備的正極材料。

背景技術

鋰離子電池已在筆記本電腦、移動電話、攝錄像機等小型便攜式電器中得到廣泛應用，而各種3C電子產品向更輕薄化方向發(fā)展，3C產品的更新?lián)Q代越來越頻繁，開發(fā)能量密度更高、循環(huán)性能更好、成本更低的鋰離子電池正極材料成為鋰電行業(yè)竟相追逐的目標。

鋰離子電池用正極材料對鋰離子電池整體性能、性價比起決定作用。目前3C類電池產品采用的正極材料仍以高電壓鈷酸鋰正極材料為主，也有采用高電壓三元材料替代部分高電壓鈷酸鋰材料的混合正極材料。但是隨著充電截止電壓的升高，充電時正極材料中大量的脫出Li⁺后，會導致正極材料的層狀結構坍塌，從而使材料的循環(huán)性能惡化。鑒于現(xiàn)有正極材料出現(xiàn)的層狀結構易坍塌，循環(huán)性能惡化等問題，需要研發(fā)出一種高性能的鋰離子電池用正極材料。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種正極材料制備方法及制備的正極材料，以克服現(xiàn)有正極材料制備的鋰電池出現(xiàn)的層狀結構易坍塌，循環(huán)性能惡化等問題。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提供一種正極材料制備方法，包括如下步驟：

A.將第一鋰源和摻雜的鈷源經混合處理、燒結處理制得A料；

B.將第二鋰源、鎳錳鈷三元前驅體和氧化鎳經混合處理、燒結處理制得B料；

C.將A料、B料和包覆劑進行混合處理、燒結處理；

其中，摻雜所述鈷源的摻雜元素包括Mg、Al、Ti和Zr中的至少一種及Sb，包覆劑包括氧化鋁、氧化鑭和氧化釔中至少一種及氧化鎳。

本發(fā)明還提供一種采用上述正極材料制備方法制備的正極材料。

本發(fā)明正極材料制備方法，在A步驟中，使用Mg、Al、Ti或Zr至少一種及Sb摻雜的鈷源，這種摻雜使得摻雜元素能夠較好地分布在鈷源中，因而在合成鈷酸鋰時能夠更均勻地分布到鈷酸鋰晶體結構中，摻雜后的鈷酸鋰材料層狀結構層間距增大，有利于鋰離子的嵌入/脫嵌，提高了鋰離子在材料中的擴散系數(shù)，有利于提高材料的質量比容量；而且使得鈷酸鋰材料在鋰離子嵌入/脫嵌過程中的結構穩(wěn)定性增加，使得材料的安全性能和長期循環(huán)性能得到有效改善；在B步驟中，添加氧化鎳，使Ni元素進行體相摻雜，不僅可以提升材料的比容量，而且可適當改善材料阻抗，Ni進入Li層也起到支撐作用，更有利于Li的脫嵌/嵌入，提升循環(huán)性能；在C步驟中，加入氧化鎳進行表面包覆，可以與材料表面的多余鋰反應以降低材料表面的堿性，加入Al、Ga或Y元素可以防止高電壓情況下的結構坍塌，改善循環(huán)性能。在該正極材料制備方法中，A步驟中對鈷源摻雜、B步驟中摻雜氧化鎳和C步驟中添加包覆劑，這三種處理方法相互配合，摻雜物質和包覆劑相互促進，共同發(fā)揮作用，制備的正極材料具有比容量高、循環(huán)性能好、高溫儲存厚度膨脹率小和能量密度高等優(yōu)點，能滿足市場上對高容量高性能鋰離子電池用正極材料的需求。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種正極材料制備方法及其制備的正極材料，下面對正極材料制備方法及其制備的正極材料進行較詳細的說明。

一種正極材料制備方法，包括如下步驟：

A.將第一鋰源和摻雜的鈷源經混合處理、燒結處理制得A料；