[發明專利]一種高鎳三元正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110685715.5
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113328090B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 李圣宇;饒媛媛;徐懋
• 申請（專利權）人: 合肥國軒電池材料有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 張夢媚

本發明公開了一種高鎳三元正極材料及其制備方法，該高鎳三元正極材料的制備包括以下步驟：將鎳源、鈷源、錳源、表面活性劑和去離子水以及可溶性低碳脂肪醇濕式混合，得到混合溶液，將所述混合溶液高壓陳化后，分離獲得沉降物；將所述沉降物處理后，獲得前驅體；將所述前驅體與鋰源充分混合研磨、煅燒制得高鎳三元正極材料。本發明中獲得的高鎳三元正極材料的結構排列緊密，均一性好，具有優異的電化學性能。

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域，具體涉及一種高鎳三元正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池因其優異的儲能特性廣泛應用于微電子器件、電動汽車等領域。目前電池的正極材料多以LiNiO₂、LiCoO₂、LiMn₂O₄為主，然而這些材料的實際比容量較小，很難應用于大功率動力電池，人們急需合適的高電壓、高容量的鋰離子電池正極材料。

鎳鈷錳三元材料Li[NiCoMn]O₂是近年來鋰離子電池正極材料的研發和應用熱點，因為其較好地結合了LiCoO₂、LiNiO₂和LiMnO₂三種材料的優點，具備比容量高、低溫性能好、合成方法簡單、循環性能好等優點，同時放電平臺與LiCoO₂十分接近，可以與市場上現有的負極和電解液直接匹配。鎳鈷錳三元材料按照鎳、鈷、錳相對含量的不同，分為111、424、523、622、811型。在現有商用的三元正極材料中，523型三元材料的能量密度逐漸滿足不了用戶對續航的需求，而811型三元材料的成本和安全性問題成為其大規模應用的最大阻力。

目前國內外對于三元正極材料的研究較多，主要集中于三元正極材料的制備及摻雜、包覆改性方法，分別采用鋁摻雜氧化鋅、磷摻雜、碳包覆的方式，一方面，增強三元正極材料基體導電性和減少其在大電流高溫循環時表面損傷，使得倍率性能和循環性能提高；另一方面，碳包覆可充當導電碳和三元正極材料的導電媒介或通道，大大地提高材料的倍率性能。此外，也有采用簡單的水熱-煅燒兩步法合成出LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂納米顆粒的技術方案，其在利用水熱法制備前驅體時，加入十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)表面活性劑，達到加快晶體形核速率以及細化晶體顆粒的目的，并利用尿素為反應液提供堿性環境，在800℃下保溫得到球形顆粒。

然而現有的制備方法仍然存在合成的材料結構不夠致密，電化學性能較差等問題。

發明內容

有鑒于此，本發明有必要提供一種高鎳三元正極材料的制備方法，該制備方法通過混液制備-高壓陳化-前驅體制備-正極材料制備配合添加原料制備高鎳三元正極材料前驅體和高鎳三元正極材料。該高鎳三元正極材料的結構緊密，具有較高的鋰離子電導率，且化學穩定性優異。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明首先提供了一種高鎳三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

濕式混合：將鎳源、鈷源、錳源、表面活性劑和去離子水以及可溶性低碳脂肪醇混合攪拌至固體溶解，其中加入氨水攪拌至溶解，獲得混合溶液；

高壓陳化：將所述混合溶液在密閉條件下于150-200℃陳化12-24h，分離獲得沉降物；

前驅體制備：將所述沉降物洗滌、干燥、粉碎，獲得前驅體；

正極材料制備：將所述前驅體與鋰源充分混合研磨，獲得混合粉末，煅燒制得高鎳三元正極材料。

進一步的，所述鎳源選自碳酸鎳、乙酸鎳、硫酸鎳中的至少一種；

所述鈷源選自碳酸鈷、乙酸鈷、硫酸鈷中的至少一種；

所述錳源選自碳酸錳、乙酸錳、硫酸錳中的至少一種。