[發(fā)明專利]一種高電壓鋰離子電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010070285.1
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111261858A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張東巖;李智敏;胡慧聰;張茂林;閆養(yǎng)希;郝躍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 西安睿通知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種高電壓鋰離子電池正極材料，其特征在于，包括：摻鋁鈷酸鋰LiCo_xAl_1-xO₂和包覆在摻鋁鈷酸鋰表面的富鋰錳yLi₂MnO₃·(1-y)LiMO₂；其中M為Mn、Ni、Co中的一種或多種；0.95≤x≤0.99，0.25≤y≤0.75。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電壓鋰離子電池正極材料，其特征在于，M包含Mn、Ni和Co。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電壓鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述富鋰錳的化學式為：yLi₂MnO₃·(1-y)Li(Mn_0.35Ni_0.325Co_0.325)O₂。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高電壓鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述高電壓鋰離子電池正極材料為LiCo_0.99Al_0.01O₂-Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂。

5.一種高電壓鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、將鋰源、錳源、鎳源、鈷源分別溶于水中，形成混合水溶液；將混合水溶液置于水浴中攪拌，加入絡合劑，得溶膠；

步驟2、將所述溶膠依次經(jīng)過靜置、干燥形成凝膠；將所述凝膠依次經(jīng)過研磨和預燒處理，得到棕色粉料；

步驟3、將所述棕色粉料和鋁摻鈷酸鋰原料溶于乙醇溶液中，經(jīng)過攪拌、水浴、干燥、研磨得到黑色粉料；

步驟4、將所述黑色粉料進行高溫煅燒，再經(jīng)研磨、篩分，即得高電壓鋰離子電池正極材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高電壓鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟1的具體步驟為：

步驟1.1、按照配比分別稱取鋰源、錳源、鎳源、鈷源；其中鋰源采用5wt％過量；

步驟1.2、將步驟1.1稱量的樣品倒入去離子水中，磁力攪拌至形成淡粉色透明溶液，即混合水溶液；其中，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為500～600r/min；

步驟1.3、向所述淡粉色透明溶液中逐滴加入檸檬酸溶液，調(diào)節(jié)PH至7，得透明溶液；將透明溶液密封，以500～600r/min的速率磁力攪拌12h，形成深粉色透明溶液；

其中，檸檬酸與(Mn+Ni+Co)的摩爾比為1∶0.8；

步驟1.4、將所述深粉色透明溶液置于80℃水浴中繼續(xù)攪拌5～6h，形成粉紫色粘稠液體，即溶膠。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高電壓鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述檸檬酸的加入速率為0.5～1滴/秒。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高電壓鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟2中，所述靜置為將所述溶膠放入80℃烘箱中靜置48h；所述預燒處理為：以4.5～5.5℃/min的速率升溫至450℃，保溫4～5h。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高電壓鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟3具體按照以下步驟實施：

步驟3.1、稱取鋁摻鈷酸鋰原料和棕色粉料；

其中，鋁摻鈷酸鋰原料和棕色粉料的摩爾比為(1∶0.1)～(1∶5)；

步驟3.2、將步驟3.1稱量的樣品倒入乙醇溶液中，磁力攪拌至形成混合液；磁力攪拌轉(zhuǎn)速為500～600r/min；

步驟3.3、將步驟3.2得到的混合液置于80℃水浴，且磁力攪拌3-4h，形成粘稠液；

步驟3.4、將所述粘稠液置于60℃真空干燥箱中干燥6h，取出后研磨得到黑色粉末。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高電壓鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟4中，所述高溫煅燒為以4.5～5.5℃/min的速率升溫至900℃，保溫16h。