[發明專利]摻碳的碳酸鎳鈷錳材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011507175.3
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112624210A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 胡偉;鐘盛文;李曉艷;彭康春;黃景彪
• 申請（專利權）人: 江西漢堯富鋰科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 南昌市贛昌知識產權代理事務所(普通合伙) 36140
• 代理人: 劉鴻運

本發明就是要提供一種摻碳的碳酸鎳鈷錳材料及其制備方法，所述摻碳的碳酸鎳鈷錳材料，其化學通式：Ni_xCo_yMn_1?x?yCO₃，式中0.1≤x/y≤0.6。以碳酸鈉和硫酸鎳、鈷、錳為原料，采用共沉反應制備摻碳的碳酸鎳鈷錳前驅體，其整個生產工藝過程，生產操作方便，反應條件溫和，且制備的富鋰錳基正極材料前驅體摻碳的碳酸鎳鈷錳的性能優異。

技術領域：

本發明屬于鋰電池正極材料制備領域，特別是一種摻碳的碳酸鎳鈷錳材料及其制備方法。

背景技術：

鋰離子電池作為一種新型綠色的二次電池，作為新一代的可充電式高能電池，其廣泛應用無線通信，交通運輸，航空航天等各個方面，鋰離子電池正極材料，是影響其成本和性能的主要因素之一。而鋰離子正極材料是制約鋰離子電池各方面性能的至關重要的因素。

目前開發的鋰離子電池的正極材料有許多系列，主要包括層狀鋰鈷氧化物系列、層狀鋰鎳氧化物系列、尖晶石型鋰錳氧化物系列和橄欖石型磷酸鐵鋰系列。所述正極材料中，LiCoO2因為具有很好的電化學性能，已作為鋰離子二次電池商業化正極材料被廣泛應用，但是由于LiCoO2中的Co屬于稀缺資源，價格昂貴，容易對環境造成污染，且LiCoO2的安全性差，限制了以LiCoO2作為正極材料的鋰離子二次電池在混合電動和純電動汽車上的應用。當前動力電池主要是三元材料電池體系和磷酸鐵鋰電池體系。

而隨著對動力電池的材料和功率性能的要求越來越高，富鋰錳基正極材料具有廣泛的發展前景，特別是對高電壓的富鋰錳基正極材料的研究也越來越普遍，要開發高性能的富鋰錳基正極材料產品，就需要開發出高質量的富鋰錳基正極材料前驅體鎳鈷錳三元前驅體材料。

因此，要提高鋰離子電池使用中出現的問題或者要提高鋰離子電池性能，如何制備出質量可靠的正極材料，與前驅體的性能具有很大的相關性，性能穩定可靠的碳酸鎳鈷錳前驅體材料可以制備出性能優越的富鋰錳基正極材料，從而保證鋰電池正極材料性能。

發明內容：

本發明就是要提供一種摻碳的碳酸鎳鈷錳材料及其制備方法，以碳酸鹽和硫酸鎳、錳為原料，采用共沉反應制備摻碳的碳酸鎳鈷錳前驅體，并且在制備過程中加入碳源，其整個生產工藝過程，生產操作方便，反應條件溫和，且制備的富鋰錳基正極材料前驅體的摻碳的碳酸鎳鈷錳的性能優異。

本發明公開的一種摻碳的碳酸鎳鈷錳材料，其化學通式：Ni_xCo_yMn_1-x-yCO₃，式中0.1≤x/y≤0.6。

本發明所述的一種摻碳的碳酸鎳鈷錳材料，優選的是，所述化學式可以為Ni_0.6Co_0.1Mn_0.3CO₃，或Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3CO₃，或Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2CO₃。

本發明的另一個目的是所述的一種摻碳的碳酸鎳鈷錳材料的制備方法，以碳酸鹽和硫酸鎳、鈷、錳為原料，其包括如下方法步驟：

1)配制反應溶液，將碳酸鹽配成一定物質的量濃度的碳酸鹽溶液，再將硫酸鎳、硫酸鈷和硫酸錳按比例配制成相應物質的量濃度的混合溶液；

2)共沉反應，將硫酸鎳、硫酸鈷和硫酸錳混合溶液和碳酸鹽溶液通過精密計量泵按照一定的流量比連續泵入反應裝置中，在不斷攪拌和加熱條件下進行化學反應，得到碳酸鎳鈷錳混合漿料；

3)在上述2)步的過程中，根據碳酸鹽溶液和硫酸鎳、硫酸鈷和硫酸錳混合溶液的進料量，往反應裝置中按比例加入碳源形成復合體漿料后陳化12-15h；