[發明專利]鎳鈷鎢氧化物、其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202010517499.9
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111661879B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 岳海峰;郭歡;楊順毅;楊才德;黃友元;賀雪琴
• 申請（專利權）人: 深圳市貝特瑞納米科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/485;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明提供了鎳鈷鎢氧化物、其制備方法和鋰離子電池。所述鎳鈷鎢氧化物的化學式為Ni_xCo_yW_zO₂，其中x、y和z均大于0。所述制備方法包括：將第一氨源、第一鎢源和分散劑混合，加熱反應形成晶種，加入第二鎢源和第二氨源進行晶種生長，得到晶種生長物；將晶種生長物與分散劑、還原劑混合，調控反應體系，加入鎳源、鈷源、第三鎢源、絡合劑、沉淀劑和緩沖劑，進行前驅體生長，固液分離，得到鎳鈷鎢前驅體；對鎳鈷鎢前驅體進行煅燒，得到所述鎳鈷鎢氧化物。本發明提供的鎳鈷鎢氧化物具有元素分布均勻、粒度均一、球形度高及振實密度高等優點，且燒結后所得正極材料具有更高的電容量和較好的循環性。

技術領域

本發明屬于儲能材料技術領域，涉及氧化物、其制備方法和鋰離子電池，尤其涉及鎳鈷鎢氧化物、其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

隨著鋰離子動力電池的發展，對三元正極材料方面有了更高要求。與此同時，對正極材料前驅體方面的合成、粒度、形貌、振實密度等方面都提出了新要求。

由于鎢沉淀特性和鎳鈷離子不同，難以形成氫氧化物，鎳鈷鎢元素難以均勻的共沉淀，因此采用與常規三元前驅體相同的共沉淀方式難以制備鎳鈷鎢前驅體。當前鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰正極材料在容量和循環方面存在不足，通過摻雜方式可使循環性和容量得到改善，但仍有待提升，且摻雜方式具有元素分布不均勻缺點。而采用鎳鈷鎢化合物和鋰源混合直接燒結制備的鎳鈷鎢酸鋰，具有球形度不高、容量和振實偏低等缺點。因此，如何獲得一種鎳鈷鎢元素分布均勻、振實和球形度高的鎳鈷鎢前驅體材料，進而制備出性能優良的鎳鈷鎢氧化物和元素分布均勻、容量和振實高、循環性好的鎳鈷鎢酸鋰材料是當前鋰電池領域亟待解決的技術熱點。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種可作為三元正極材料前驅體的鎳鈷鎢氧化物、其制備方法和鋰離子電池。本發明提供的制備方法解決了因鎢難以形成氫氧化物沉淀而難以制備鎳鈷鎢前驅體材料，采用本發明沉淀方法制備的鎳鈷鎢前驅體經混鋰后固相燒結得到的鎳鈷鎢酸鋰正極材料相比鎢酸鋰和氧化鎢摻雜制備的鎳鈷鎢酸鋰正極材料，其元素分布更加均勻；與采用鎳鈷鎢化合物和鋰源直接燒結制備的鎳鈷鎢酸鋰相比，其球形度和振實密度更高；與鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰相比，其振實和容量更高且循環性更好。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種鎳鈷鎢氧化物，所述鎳鈷鎢氧化物的化學式為Ni_xCo_yW_zO₂，其中x、y和z均大于0。

作為本發明優選的技術方案，所述鎳鈷鎢氧化物的化學式中，0＜x≤0.9，0＜y≤0.33，0＜z≤0.33。

優選地，所述鎳鈷鎢氧化物的振實密度為1.7g/cm³-2.4g/cm³。

優選地，所述鎳鈷鎢氧化物的球形度為0.8-0.91。

第二方面，本發明提供一種如第一方面所述的鎳鈷鎢氧化物的制備方法，所述方法包括以下步驟：

將第一氨源、第一鎢源和第一分散劑混合，加熱反應形成晶種；

加入第二鎢源和第二氨源進行晶種生長，得到晶種生長物；

將所述晶種生長物與第二分散劑、還原劑混合，得到混合物；向所述混合物加入鎳源、鈷源、第三鎢源、絡合劑、沉淀劑和緩沖劑，進行前驅體生長，固液分離，得到鎳鈷鎢前驅體；及

對所述鎳鈷鎢前驅體進行煅燒，得到所述鎳鈷鎢氧化物。

本發明實施方式中，所述第一氨源包括碳酸氫銨、磷酸銨、碳酸銨和氨水中的至少一種。