[发明专利]4.5V锂电池正极材料及其生产方法以及4.5V锂电池正极材料前驱体生产方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料制备技术领域，涉及一种4.5v锂电池正极材料及其生产方法以及4.5v锂电池正极材料前驱体生产方法

背景技术

锂离子电池上世纪末发展起来的新一代可充式电池，具有重量轻，比能量大，体积小等优异的性能，在数码产品如手机、笔记本电脑等产品中广泛使用，并在逐步向其他产品应用领域发展。

随着手机、笔记本电脑等移动便携式电子产品的进一步多功能化和小型化，对电池输出能量密度的要求越来越高，常规电压4.2V的钴酸锂已经不能满足不断提高的体积容量密度的要求，研究发现，提高锂离子电池正极材料的充电电压，进而提高锂离子电池体积能量密度成为一种有效途径，现有的锂离子电池的充放电区间基本在3.0～4.2V之间，而以钴酸锂为正极材料的锂离子电池充电到4.5V时能够增加15％以上容量，目前对于高电压正极材料的研究均通过对正极材料的掺杂，包覆等方式提高材料的高电压性能。如中国授权公告号CN103236532B的文件公开了一种具有4.5V电压平台的锂离子电池正极材料制造方法，该方法包括以下步骤：将可溶性的锂盐、镍盐和锰盐化合物按金属离子摩尔比为Li：Ni：Mn＝1：0.5：1.5的比例配好，溶解后搅拌均匀，溶液中金属离子总浓度为0.2～5mol/L；溶解后加入络合剂，然后将溶液放入密封的容器，再将溶液加热到150～200℃，在搅拌状态下，加入浓度为0.5～5mol/L的氢氧化锂或氢氧化钠溶液，直到pH值达到10～13；恒温搅拌10～24小时，降温，将产物过滤、洗涤、烘干后得到LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料。

对于其前驱体的研究较少，高电压正极材料同样需要具有高电压性能的前驱体原料，如何制备具有高电压性能的前驱体，尤其是4.5V的前驱体，将是4.5V锂电池正极材料制备的关键技术难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决上述现有技术的不足，提供一种4.5v锂电池正极材料前驱体生产方法，该方法可以得到具有高电压性能的前驱体，该前驱体烧结后制成电池，其充放电电压可以达到4.5v以上。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种4.5v锂电池正极材料前驱体生产方法，包括以下步骤：

1)配置浓度为0.2～3.0mol/L的镍钴混合溶液，并混合添加剂，添加剂M为Mg²⁺、Al³⁺中的一种或两种溶液，其中钴离子、镍离子、M的摩尔比为(1-x-y)：x：y，其中0.02≦x≦0.2之间，y≦0.01；

2)将镍钴混合溶液加入反应釜，同时并流加入络合剂和氢氧化钠溶液，并且通入氧化剂进行氧化，加料的同时对反应釜中的液体进行持续搅拌，通过控制氢氧化钠的流量使反应过程中的PH值保持在9.5～10.5，反应温度保持在50～100℃；

3)将反应釜中溢出的物料进行固液分离、洗涤、脱水和热处理，便可得到锂电池正极材料前驱体(Co_1-x-yNi_xM_y)₃O₄，其中0.02≦x≦0.2之间，y≦0.01。

本发明另一方面还提供一种4.5v锂电池正极材料生产方法，包括以下步骤：将得到的前驱体与锂源在高效混合机中混合，然后对混合均匀后的物料进行进行煅烧、最后降温破碎可得到的锂电池正极材料。

本发明另一方面还可以一种利用上述方法制备的4.5v锂电池正极材料。

本发明与现有技术相比，其具有以下有益效果：

1.反应连续进行，工艺稳定，操作性强；

2.反应皆在溶液中进行，容易通过调整反应条件可获得高振实密度，大粒径颗粒的前驱体；

3.镍钴化合物、添加元素在溶液中可以达到原子级混合，混合程度远大于粉末状的镍钴化合物，简化了在锂电池正极材料生产过程中的混合、煅烧等工序。

附图说明

图1为实施例1中得到的4.5v锂电池正极材料前驱体电镜图

图2为对比例1中得到的4.5v锂电池正极材料前驱体粒径图

图3为实施例1中得到的4.5v锂电池正极材料前驱体XRD物相图谱。

具体实施方式