[發(fā)明專利]一種鋰電池正極材料摻鉬方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011633401.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112850792A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 易鑫;管曉東;劉浩;周小軍;李達飛;劉務(wù)華
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南信達新材料有限公司
• 主分類號: C01G45/12
• 分類號: C01G45/12;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/052
• 代理公司: 長沙朕揚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

本發(fā)明公開了一種鋰電池正極材料摻鉬方法，包括以下步驟：(1)將鉬酸鋰與前驅(qū)體及鋰源進行混合，混合過程需加入水，得到含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％?5％的含水濕料；(2)將含水濕料經(jīng)過后續(xù)的高溫?zé)Y(jié)，冷卻后經(jīng)粉碎、過篩得到摻鉬正極材料。本發(fā)明的摻鉬方法摻雜均勻、工藝簡單，能夠解決母液蒸干摻鉬法需要干燥大量水分造成較高能耗的問題，在保持循環(huán)性能的前提下，有效地提高正極材料的克容量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金電極材料領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池正極材料摻鉬方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為新一代環(huán)保、高能電池，其性能的提升已經(jīng)成為電池產(chǎn)業(yè)研究的熱點之一，而對鋰離子電池正極材料進行摻雜與包覆是提高正極材料綜合性能的主要方法。

現(xiàn)有研究表明，摻鉬有利于提高正極材料的容量、導(dǎo)電性能與循環(huán)性能，大量中國專利文件公開了對錳酸鋰、三元材料(NCM與NCA)、富鋰錳基材料與鎳錳二元材料等進行摻鉬的方法。已公開的摻鉬方法包括前驅(qū)體沉淀摻鉬法、母液蒸干摻鉬法與固相混合摻鉬法等。

前驅(qū)體沉淀摻鉬法是在生產(chǎn)正極前驅(qū)體時將可溶性鉬源加入其中，通過沉淀劑將鉬與其它主體金屬離子(如鎳、錳、鈷)一起共沉淀而得到前驅(qū)體，再對前驅(qū)體進行混鋰，經(jīng)高溫固相合成得到摻鉬正極材料。因鉬元素容易形成溶解度比較大的鉬酸鹽，這種方法盡管有報導(dǎo)，但實際沉淀物中鉬含量非常低，不能實現(xiàn)目標(biāo)摻鉬比例，達不到摻鉬改性目的。

母液蒸干摻鉬法分為兩種情況，一種以溶膠-凝膠法為代表，在制備前驅(qū)體時將可溶性鉬源與主體金屬鹽加入鋰源溶液進行混合，相應(yīng)處理后蒸干母液來制備摻鉬的前驅(qū)體，再進行高溫固相合成；另一種是將可溶性鉬源溶液與前驅(qū)體加入鋰源混合后再蒸干，再進行高溫固相合成。這類方法均需要干燥大量的母液，能耗高且工藝復(fù)雜，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

固相混合摻鉬法主要是將鉬源與前驅(qū)體及鋰源一起進行固體混合，再進行高溫固相合成正極材料。這種方法工藝簡單，但難以實現(xiàn)鉬元素從有限的鉬源顆粒擴散滲透至大量的待摻雜粒子中并分布均勻，制約了材料性能的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有摻鉬方法不能同時滿足低能耗與擴散均勻，為了克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種摻雜均勻、工藝簡單的鋰電池正極材料摻鉬方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種鋰電池正極材料摻鉬方法，包括以下步驟：

(1)將鉬酸鋰與前驅(qū)體及鋰源進行混合，混合過程需加入水，得到含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％-5％的含水濕料；

(2)將含水濕料經(jīng)過后續(xù)的高溫?zé)Y(jié)，冷卻后經(jīng)粉碎、過篩得到摻鉬正極材料。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中使用鉬酸鋰溶液與前驅(qū)體及鋰源進行混合。該步驟中濕料的含水量較小，使用鉬酸鋰溶液有利于保證鉬酸鋰完全溶解。

優(yōu)選的，所述鉬酸鋰溶液濃度為1-3mol/L，具體根據(jù)目標(biāo)摻鉬量與后續(xù)濕料的目標(biāo)含水量確定。所述鉬酸鋰可以直接從市面購買得到，也可以用三氧化鉬與氫氧化鋰反應(yīng)得到。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中的鋰源材料包括碳酸鋰或氫氧化鋰的任意一種或以上。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中的含水濕料的含水量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％-3％。含水濕料能夠加強鉬元素與鋰元素的均勻傳質(zhì)。鉬元素與鋰元素均通過借助水份有效地遷移到前驅(qū)體顆粒表面或前驅(qū)體顆粒微孔中或前驅(qū)體顆粒之間的接觸間隙，實現(xiàn)鉬元素的均勻摻雜與鋰元素的均勻混合。含水率太低，會降低鉬元素與鋰元素的均勻傳質(zhì)效果，而水分太高，則造成后續(xù)高溫合成前的水份蒸發(fā)過程中使鉬元素與鋰元素產(chǎn)生偏析，反而取負面作用造成不均勻。