[發(fā)明專利]一種制備鎳鈷鋁酸鋰正極材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010416056.0
• 申請日: 2020-05-16
• 公開（公告）號: CN111777103B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊文勝;肖鵬;李汶壕
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;B82Y30/00;B82Y40/00;H01M4/485;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種制備鎳鈷鋁酸鋰正極材料的方法，屬于鋰離子電池正極材料制備技術(shù)領(lǐng)域。先分別制備球形氫氧化鎳和鈷鋁水滑石納米片，然后通過固相球磨將鈷鋁水滑石納米片包覆在球形氫氧化鎳表面，以鈷鋁水滑石納米片包覆球形氫氧化鎳為前驅(qū)體與鋰化合物混合焙燒，得到鎳鈷鋁酸鋰LiNi_1?x?yCo_xAl_yO₂正極材料，其中0.8≤1?x?y＜1，0x≤0.15，0＜y≤0.06。優(yōu)點在于，實現(xiàn)鎳、鈷、鋁三元素在產(chǎn)品中的均勻分布，利用LiCo_1?xAl_xO₂中間相緩沖層效應(yīng)，可以減小Li⁺/Ni²⁺混排程度，獲得更規(guī)整的層狀結(jié)構(gòu)。具有振實密度高、比容量高、倍率性能好、循環(huán)穩(wěn)定性高等優(yōu)良電化學(xué)性能；并且，工藝簡單，可控性強，易于規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制備鎳鈷鋁酸鋰正極材料的方法，即以鈷鋁水滑石納米片包覆球形氫氧化鎳為前驅(qū)體制備鎳鈷鋁酸鋰正極材料的方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為一種綠色電池自問世以來就備受關(guān)注，鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品，也被認(rèn)為是電動汽車用動力電池的最佳選擇。鋰離子電池正極材料作為電池的核心組成部分，其性能直接影響了鋰離子電池的各項性能指標(biāo)，因此比容量高、安全性好，循環(huán)壽命長的正極材料備受關(guān)注。高鎳系正極材料鎳鈷鋁酸鋰LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂(其中0.8≤1-x-y＜1，0x≤0.15，0＜y≤0.05)因具有明顯高于其他正極材料的比容量，并且安全性高、成本較低，被認(rèn)為是高能量密度動力鋰離子電池最佳正極材料之一。

在高鎳系鎳鈷鋁酸鋰LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂的制備中，前驅(qū)體是影響最終產(chǎn)品性能的關(guān)鍵，因此按照前驅(qū)體制備方法的不同，鎳鈷鋁酸鋰LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂的制備主要包括如下兩條工藝路線。

一條工藝路線是制備鋁化合物包覆鎳鈷氫氧化物前驅(qū)體，然后鋰化焙燒獲得鎳鈷鋁酸鋰材料。在文獻(1)中國發(fā)明專利公開號CN 1156910A中，青木卓等人先采用共沉淀方法合成了β-Ni_1-xCo_x(OH)₂或β-Ni_1-xCo_xOOH，然后與LiOH、Li₂CO₃或/和LiNO₃等鋰源物質(zhì)，以及Al(OH)₃或/和Al₂O₃等鋁化合物混合焙燒，得到鎳鈷鋁酸鋰材料。β-Ni_1-xCo_x(OH)₂或β-Ni_1-xCo_xOOH合成難度相對較低，能夠得到球形度好且振實密度高的材料，但是由于Al₂O₃或Al(OH)₃在后續(xù)鋰化焙燒過程中容易產(chǎn)生γ-LiAlO₂或β-LiAlO₂雜相，造成所制備出的鎳鈷鋁酸鋰材料中各元素分布不夠均勻，并最終影響產(chǎn)品性能。