[發(fā)明專利]一種鋰離子電池三元正極材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210794331.1
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115172690A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸俊;王利光;林展
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽富鋰新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;C01G53/00
• 代理公司: 北京世衡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11686
• 代理人: 肖淑芳

1.一種鋰離子電池三元正極材料，其特征在于，所述材料為在LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元正極材料中引入新相，其中0＜x＜1，0＜y＜1；所述新相為金屬氧化物，且所述新相與LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元正極材料中的層狀相共格生長。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池三元正極材料，其特征在于，所述的新相為尖晶石結(jié)構(gòu)、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)或巖鹽結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池三元正極材料，其特征在于，所述的新相為M_xO_y，其中M為Ni、La、Sr、Y、Zr、Ti、Nb中的一種或多種，且x、y需滿足價態(tài)平衡。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池三元正極材料，其特征在于，所述的新相為LiM₂O₄，其中M為Ni、Co、Mn中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池三元正極材料，其特征在于，所述的新相為LiMO₃，其中M為Ti、Sn、Zr、Nb、Ta、W、La中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池三元正極材料，其特征在于，所述的新相為A₄[LiM]O₈，其中A為Ti、Sn、Zr、Nb、Ta、W、La中的一種或多種；M為Mn、Co、Ni、Ti、Sn、Sr、Zr、Ta、W中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池三元正極材料，其特征在于，所述的新相與所述LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元正極材料的質(zhì)量百分比為w，且滿足0.1％w5％。

8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的鋰離子電池三元正極材料的制備方法，其特征在于，按照三元正極材料主體相中Ni、Co、Mn元素比例配制過渡金屬鹽溶液，按照新相中金屬元素比例配制新相金屬鹽溶液，將上述兩種溶液混合得鹽溶液；使用三元共沉淀反應(yīng)釜，在釜低加入去離子水作為底液，通過蠕動泵將鹽溶液加入到反應(yīng)釜體內(nèi)，同時加入堿液和氨水維持pH值穩(wěn)定，通過恒溫水浴控制反應(yīng)釜體的溫度，整個反應(yīng)過程使用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，同時控制攪拌速度，待鹽溶液全部加入到釜體后，繼續(xù)攪拌待反應(yīng)全部完成后進(jìn)行陳化，之后將反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過去離子水和乙醇反復(fù)清洗后在真空條件下烘干獲得前驅(qū)體粉末；對前驅(qū)體粉末進(jìn)行后處理實(shí)現(xiàn)兩相共格生長。

9.如權(quán)利要求8所述的鋰離子電池三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述后處理過程如下：將得到的前驅(qū)體粉末與鋰鹽混合，在純氧氣氛下，經(jīng)過熱處理過程1，得到鋰離子電池三元正極材料，其中共格生長的新相為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；所述熱處理過程1為三段高溫?zé)崽幚恚渲械谝欢问窃?00-600℃溫度下熱處理3-6h，第二段是在700-850℃溫度下熱處理6-10h，第三段是900-950℃溫度下熱處理4-6h，然后隨爐冷卻。

10.如權(quán)利要求8所述的鋰離子電池三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述后處理過程如下：在前驅(qū)體粉末制備過程中并不加入新相金屬鹽溶液，而是只將過渡金屬鹽溶液加入三元共沉淀反應(yīng)釜，將得到的前驅(qū)體粉末與鋰鹽混合，并控制鋰與過渡金屬的摩爾比小于1，在純氧氣氛下，經(jīng)過熱處理過程2，得到鋰離子電池三元正極材料，其中共格生長的新相為尖晶石結(jié)構(gòu)；所述熱處理過程2為兩段高溫?zé)崽幚恚渲械谝欢问窃?00-600℃溫度下熱處理3-6h，第二段是在700-950℃溫度下熱處理8-20h，然后隨爐冷卻。

11.如權(quán)利要求8所述的鋰離子電池三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述后處理過程如下：將前驅(qū)體粉末經(jīng)過熱處理過程3獲得氧化物前驅(qū)體材料，與鋰鹽混合，在純氧氣氛下，經(jīng)過熱處理過程4，得到鋰離子電池三元正極材料，其中共格生長的新相為巖鹽結(jié)構(gòu)；所述熱處理過程3為：熱處理溫度400-650℃，熱處理的時間3-8h，然后隨爐冷卻，所述熱處理過程4為兩段高溫?zé)崽幚恚渲械谝欢问窃?00-600℃溫度下熱處理3-6h，第二段是在700-950℃溫度下熱處理8-20h，最后設(shè)定降溫速率為1-3℃/min。