[發明專利]高功率鋰離子電池正極材料

在審

• 申請號: 201980094484.1
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN113614954A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 邵敏華;李嘉棟
• 申請（專利權）人: 香港科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬叢

1.一種二次電池的正極材料，包含：

多個具有多孔結構的二次粒子，每個二次粒子包含多個片狀一次粒子。

2.根據權利要求1所述的正極材料，所述正極材料具有由以下化學式表示的組成：LiMO₂，其中M表示至少一種金屬元素，其在完全不帶電狀態下的平均氧化態為2至3，或在完全帶電狀態下的平均氧化態為3至4。

3.根據權利要求2所述的正極材料，其中所述化學式的M表示選自以下中的至少一種元素：Ni、Co和Mn。

4.根據權利要求2所述的正極材料，所述正極材料的組成進一步包含選自以下中的至少一種元素：Mg、Al、Cu、Cr、W、Y、La、Nb、Zr、Ta、V、Sr、Ca、Ga、Nd、Sr、Ti、Sn、B、F和Si。

5.根據權利要求1所述的正極材料，其中所述多個二次粒子的孔隙率為約20％至約80％。

6.根據權利要求1所述的正極材料，其中所述多個二次粒子的粒徑為約1μm至約30μm。

7.根據權利要求1所述的正極材料，其中所述多個一次粒子的粒徑為100nm至5μm。

8.一種制備二次電池正極材料的具有片狀一次粒子的前驅體的方法，包括：

在攪拌條件下將沉淀劑、絡合劑和至少一種金屬化合物溶液遞增地添加到基礎溶液中以進行反應，同時將反應條件調節至第一條件，以獲得成核以生成核的前驅體溶液；

維持成核過程一段時間；

將反應條件調節至第二條件，同時將沉淀劑、絡合劑和至少一種金屬化合物遞增地添加到基礎溶液中，以使核生長形成片狀一次粒子。

9.根據權利要求8所述的方法，其中所述至少一種金屬化合物包括鎳、錳和鈷離子中的至少一種。

10.根據權利要求8所述的方法，其中所述沉淀劑包括氫氧化物、碳酸鹽或草酸鹽。

11.根據權利要求8所述的方法，其中所述絡合劑包括氨、磷酸鹽、乙二胺四乙酸(EDTA)或氮三乙酸(NTA)。

12.根據權利要求8所述的方法，其中將沉淀劑、絡合劑和至少一種金屬化合物混合以形成前驅體溶液是在連續攪拌和連續流過惰性氣體以去除氧氣的條件下在反應器中進行的。

13.根據權利要求8所述的方法，其中將反應調節至第一條件以使所述前驅體溶液成核以生成核包括：

調節絡合劑的濃度、前驅體溶液的pH值、前驅體溶液的溫度和攪拌速度中的至少一種。

14.根據權利要求8所述的方法，其中將反應條件調節至第二條件以使核生長形成具有片狀一次粒子的前驅體包括：

調節絡合劑的濃度、前驅體溶液的pH值和前驅體溶液的溫度中的至少一種。

15.根據權利要求8所述的方法，還包括：

當具有片狀一次粒子的前驅體的平均尺寸等于或大于預定尺寸時，終止核的生長。

16.根據權利要求15所述的方法，還包括：

通過將前驅體溶液的溫度調節至預定溫度維持預定時間段，老化形成的具有片狀一次粒子的前驅體以結晶。

17.根據權利要求16所述的方法，還包括：

洗滌具有片狀一次粒子的前驅體；

過濾以分離出具有片狀一次粒子的前驅體；和

在預定溫度下將具有片狀一次粒子的前驅體干燥預定時間段。