[發明專利]一種多元素摻雜富鎳四元正極材料前驅體及其制備方法

有效

• 申請號: 202110708965.6
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113451567B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 張寶;鄧鵬;林可博;丁瑤;周亞楠
• 申請（專利權）人: 浙江帕瓦新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M10/0525;C01G53/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 寧星耀;舒欣

一種多元素摻雜富鎳四元正極材料前驅體及其制備方法，該前驅體的化學式為Ni_aCo_bMn_cAl_dZr_eLa_fW_g(OH)₂。其制備方法包括下列步驟：(1)將NiSO₄·6H₂O、CoSO₄·7H₂O、MnSO₄·H₂O和Al₂(SO₄)₃混合，配制成混合鹽溶液A；將Zr鹽配制成溶液B；將La鹽配制成溶液C；將W鹽配制成溶液D；(2)將所述混合鹽溶液A、溶液B、溶液C和溶液D置于反應釜內，然后加入NH₃·H₂O溶液和NaOH溶液，進行反應，得前驅體漿料；(3)將所述前驅體漿料進行固液分離，收集固體，將固體進行洗滌、干燥、過篩、除磁，即成。本發明多元素摻雜富鎳四元正極材料前驅體顆粒分布均勻，粒徑大小為5～6μm，其制備方法簡單。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，尤其涉及一種多元素摻雜富鎳四元正極材料前驅體及其制備方法。

背景技術

隨著石油等不可再生能源被過度開發，資源短缺與環境污染問題越來越突出。為了解決資源短缺與環境污染的問題，很多國家大力發展新能源汽車產業。鋰離子電池作為一種新型動力源，被廣泛應用于電動汽車領域，不僅能緩解能源危機，還能減少溫室氣體的排放。其中高鎳正極材料由于其高的能量密度和低的鈷含量備受關注，這意味著用其制成的正極組裝的鋰離子電池不但可以增加電動汽車的續航能力，又可以降低生產成本。因此，鋰離子電池正極材料的高鎳低鈷化已經成為未來發展的趨勢。

高鎳三元正極材料制備方法復雜，在合成過程中各元素易偏離計量比、循環過程中容易發生相變，易導致材料的循環性能和熱穩定性能變差，阻礙了高鎳三元正極材料在動力電池領域的大規模應用。元素摻雜是一種常用于改性高鎳三元正極材料電化學性能的方法。元素摻雜不僅可以降低正極材料的陽離子混排現象，提升鋰離子擴散系數，降低阻抗，還可以提升材料的結構穩定性和循環可逆性。

CN111377487A公開了一種Al、F共摻雜高鎳三元正極材料的制備方法，硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳的金屬離子鹽溶液A、沉淀劑氫氧化鈉溶液B、絡合劑氨水溶液C為原料在氮氣氛圍中制得高鎳三元正極材料前驅體，再將高鎳三元正極材料前驅體、鋰源、含Al添加劑和含F添加劑按照一定化學計量比球磨混合，煅燒得到Al、F共摻高鎳三元正極材料。該摻雜改性方法是在正極材料前驅體制備完成后，在煅燒過程中將Al和F元素摻雜到高鎳三元正極材料中。但是，該摻雜改性方法不僅會使制備方法更加復雜，還很難實現元素的均勻摻雜。