[发明专利]一种正极材料及其制备方法以及使用该正极材料的电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种锂-镍-锰- 钴-氟的复合氧化物材料及其前驱体、制备方法以及使用该正极材料 的锂离子二次电池。

背景技术

目前市场上锂离子电池正极材料主要是钴酸锂，它具有较好的电 化学性能，但是它的容量偏低、安全性欠佳、价格昂贵等问题随着电 池的发展逐渐显露出来，迫切需要其它材料代替。目前可以替代钴酸 锂的材料有镍酸锂、锰酸锂、锰酸锂等，镍酸锂容量较高，但是制备 较困难，难于合成性能较好的材料，安全性差；锰酸锂安全性好，成 本低，但是其比容量相对较低，高温循环稳定性较差等问题也限制了 其大规模应用。

锂镍钴锰氧材料(LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂)集合了前面三者的优点， 体现出比较全面的综合性能，并且其工作电压在3-4.5V，高于现有材 料，能满足现在市场对锂离子电池提出的高能量密度的要求。

目前锂镍钴锰氧材料合成方法基本上采用高温固相法和液相共 沉淀法。高温固相法只是简单混合，很难使三种过渡金属均匀分布， 达不到掺杂的预期效果。并且这种混合导致材料的反应需要更高的温 度和更长的反应时间，增加了生产成本，对材料的应用有很大的限制。

液相共沉淀法一般是将镍盐、钴盐、锰盐的水溶液和OH^-或碳酸 根沉淀剂一起共沉淀生成前驱体，接着将该前驱体与含锂的化合物的 混合后经高温固相烧结得到锂镍钴锰氧材料。现有技术中的液相共沉 淀法镍、锰、钴离子沉淀不易控制，生成的正极材料的循环性能差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中制备方法中镍、锰、 钴离子沉淀不易控制，制备正极材料的循环性能差。

本发明提供了一种循环性能好的锂离子电池正极材料。

一种锂-镍-锰-钴-氟复合氧化物，其通式为LiNi_aMn_bCo_cO_2-XF_X， 其中0.1≤a≤0.45，0.1≤b≤0.45，0.1≤c≤0.45，且a+b+c＝1；0.001 ≤X≤0.2；所述锂-镍-锰-钴-氟复合氧化物具有R-3m菱形体层状结 构；在使用Cu-Kα射线的X射线衍射中，R值为0.35-0.42；其中所 述R值为XRD图谱中006面峰强与012面峰强之和，除以101面峰 强的值。

本发明还提供了一种锂-镍-锰-钴-氟复合氧化物的前驱体，所述 前驱体为氟代氢氧化镍钴锰，通式为Ni_a1Mn_b1Co_c1(OH)_2-YF_Y，其中0.1 ≤a1≤0.45，0.1≤b1≤0.45，0.1≤c1≤0.45，且a1+b1+c1＝1；0.001 ≤Y≤0.2。

本发明的第三个目的是提供一种锂-镍-锰-钴-氟的复合氧化物的 制备方法。

一种锂-镍-锰-钴-氟复合氧化物的制备方法，其包括：

(1)将镍盐、钴盐、锰盐的混合溶液和含氟离子的沉淀剂溶液 加入到反应釜中反应沉淀，待反应完毕后，将沉淀生成产物洗涤、干 燥，制成前驱体；

(2)将所述前驱体和含锂化合物以物质的量1∶1～1.1的比例 混合，在含氧环境气氛中高温烧结。

本发明的第四个目的是提供了一种锂离子二次电池，其包括：电 池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封容纳在电池壳内，所述 极芯包括正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜，所述正极包括集 流体和负载在集流体上的正极材料，所述负极包括集流体和负载在集 流体上的负极材料，所述正极材料为本发明所提供的正极材料。

本发明所提供的锂-镍-锰-钴-氟复合氧化物的层状结构好，循环 性能好。本发明所提供的制备方法金属离子沉淀比例容易控制。

附图说明

图1为本发明实施例2的锂-镍-锰-钴-氟复合氧化物前驱体的 1000倍SEM图。

图2为本发明实施例2锂-镍-锰-钴-氟复合氧化物的1000倍SEM 图。

图3为本发明实施例2锂-镍-锰-钴-氟复合氧化物的XRD图。

具体实施方式