[发明专利]一种多元复合正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂电池正极材料领域，涉及一种多元复合正极材料，还涉及这种正极材料的制备方法。

背景技术

锂电池的基本构成部分包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液，其中，正极材料在锂电池的总成本中占据比例在40%以上，并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标，所以正极材料在锂电池中占据核心地位。

目前已经市场化的锂电正极材料包括钴酸锂、多元材料、锰酸锂和磷酸亚铁锂等产品。钴酸锂最早实现商业化应用，技术发展至今已经很成熟，并已广泛应用在小型低功率的便携式电子产品上，如手机、笔记本电脑和数码电子产品等。目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的钴酸锂作为正极材料，其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有报道实际容量已达155mAh/g。钴酸锂正极材料具有明显的优点，例如工作电压较高（平均工作电压为3.7V）、充放电电压平稳，适合大电流充放电，比能量高、循环性能好，电导率高，生产工艺简单、容易制备等，但也存在一些缺点，主要表现在价格昂贵、抗过充电性较差、循环性能有待进一步提高等方面。

为了解决上述问题，国内很多电池生产制造商通过加入一定比例的三元正极材料或锰酸锂材料，来降低材料的制造成本而又保证材料性能满足要求。然而电池制造商在混合加入时，只能从市场上采购现成的三元及钴酸锂正极材料，使两者在后续性能上很难保持批次一致性和性能优越性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多元复合正极材料，该正极材料导电性能和循环寿命好，最主要的是成本低，可有效降低锂电池制造成本，经济价值大。

本发明的目的还在于提供一种多元复合正极材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种多元复合正极材料，其特征在于，化学通式为xLiNi_0.48Co_0.24Mn_0.28O₂：yLiNi_0.01Co_0.97Mn_0.02O₂，其中x+y=1。

所述多元复合正极材料的制备方法包括以下步骤：

（1）Ni_0.48Co_0.24Mn_0.28(OH)₂前驱体的制备

在底液中加入络合剂氨水，配置成浓度为0.4mol/L的溶液A；选用优级纯的可溶性钴盐、锰盐、镍盐，其中Ni：Co：Mn的摩尔比为0.48:0.24:0.28，配置成一定浓度的溶液，控制总金属摩尔浓度≤2mol/L，按一定流量并流加入到溶液A中；选用优级纯的氢氧化钠配置成2mol/L浓度的溶液，按一定流量并流加入到溶液A中；控制反应温度在50~60℃内，pH值为11，发生多元氢氧化物共沉积反应，反应完成后，陈化1~5小时，离心分离，洗涤，然后将物料在110℃下烘干，粉碎，得到Ni_0.48Co_0.24Mn_0.28(OH)₂前驱体；

（2）Ni_0.01Co_0.97Mn_0.02(OH)₂前驱体的制备

在底液中加入络合剂氨水，配置成浓度为0.4mol/L的溶液B；选用优级纯的可溶性钴盐、锰盐、镍盐为，其中Ni：Co：Mn摩尔比为0.01:0.97:0.02，配置成一定浓度的溶液，控制总金属摩尔浓度≤2mol/L，按一定流量并流加入到溶液B中；选用优级纯的氢氧化钠配置成2mol/L浓度的溶液，按一定流量并流加入到溶液B中；控制反应温度在50~60℃内，pH值为11，发生多元氢氧化物共沉积反应，反应完成后，陈化1~5小时，离心分离，洗涤，然后将物料在110℃下烘干，粉碎，得到Ni_0.01Co_0.97Mn_0.02(OH)₂前驱体；

（3）xLiNi_0.48Co_0.24Mn_0.28O₂：yLiNi_0.01Co_0.97Mn_0.02O₂的制备