[发明专利]一种锂离子电池正极材料、制备方法及锂离子电池有效

专利信息
申请号: 201810900886.3 申请日: 2018-08-09
公开(公告)号: CN108807966B 公开(公告)日: 2021-08-10
发明(设计)人: 谢红波;陈振兵 申请(专利权)人: 长虹格兰博科技股份有限公司
主分类号: H01M4/485 分类号: H01M4/485;H01M4/525;H01M10/0525
代理公司: 北京风雅颂专利代理有限公司 11403 代理人: 曾志鹏
地址: 423000 湖南省郴州市苏仙区*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 锂离子电池 正极 材料 制备 方法
【说明书】:

本发明公开了一种锂离子电池正极材料、制备方法及锂离子电池,制备方法包括以下步骤:向混合盐溶液加入氢氧化钠溶液,搅拌,充分反应,待沉淀完全后洗涤,过滤,烘干得到三元正极材料前驱体,所述混合盐溶液为镍盐、锰盐和镁盐的混合水溶液;将所得的三元正极材料前驱体与碳酸锂进行混合,形成中间体混合物;取中间体混合物、乙醇和葡萄糖进行混合搅拌,得到泥浆状混合物;将得的泥浆状混合物放入高温炉中进行烧结,烧结过程中向高温炉内通入纯氧,烧结温度控制在680~720℃,烧结完成冷却后得到正极材料LiNiMnMg0.5O2。上述制备方法制得的锂离子电池正极材料安全环保、循环稳定性能好、制作便捷、成本低廉、晶体颗粒度分布均匀和形貌规整。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域,特别是涉及一种锂离子电池正极材料、制备方法及锂离子电池。

背景技术

已经商业化的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)和磷酸铁锂(LiFePO4);钴酸锂是目前广泛应用于小型锂离子电池的正极材料,但由于钴有毒、资源储量有限价格昂贵,且钴酸锂材料作为正极材料组装的电池安全性和热稳定性不好。目前,三元锂离子电池材料中,一般采用镍钴锰三元体系或镍钴铝三元体系,因其中存在钴元素,导致成本升高;若去掉其中的钴元素,采用镍锰元素制备电池材料,因锰元素价态较多,在电池循环过程中,存在生成其他价态的锰化合物,导致电池循环寿命变差,特别是高温下;为解决此问题一些发明者通过在镍锰中掺入铝,使材料在充放电时保持稳定的结构,但又存在一个问题,就是铝元素是两性物质,在碱性较弱时生成氢氧化铝,但碱性较强时,会生成铝酸盐,很难控制;本发明在制备过程中掺入部分镁元素,形成新的三元材料—镍锰镁三元材料,镁元素的掺入,使新型材料的结构更加稳定,提高循环性能。

专利文件《一种铝掺杂锰基正极材料的制备方法》(CN106025209A)公开了一种铝掺杂锰基正极材料的制备方法,该铝掺杂锰基正极材料的基体材料成分为:Li[Ni0.3-xLi0.13Mn0.57Alx]O2,其中X=0.05-0.15。方法制备的正极材料,一定量的铝离子取代镍离子会减小锂镍混排程度,同时提高电池的热稳定性;石墨烯即可显著提高复合材料的倍率性能,既能保证正极材料制备的锂离子电池的高能量密度,又能提高其功率密度,并且降低了生产成本。但通过这种方法制备的正极材料成本较高,且制备过程复杂,不利于大量生产应用。

发明内容

为解决现有技术存在的问题,本发明提出一种安全环保、循环稳定性能好、制作便捷、成本低廉、晶体颗粒度分布均匀和形貌规整的锂离子电池正极材料、制备方法及锂离子电池。

本发明提供了一种锂离子电池正极材料,所述锂离子电池正极材料分子式为:LiNiMnMg0.5O2

本发明的正极材料掺入镁元素,相对于传统的钴元素来说,成本更为低廉,且节能环保,通过实施例2与对比例2进行分析比较可知,本发明提供的锂离子电池正极材料的制备方法将镁元素替代钴元素制备锂离子电池正极材料,材料的循环寿命基本接近现有的镍钴锰三元材料,高倍率放电性能优于现有的镍钴锰三元材料,制备过程中的成本大大低于制备镍钴锰三元材料的成本,节约了20%;相对于掺入铝元素来说,制备过程可控性强,生成的正极材料LiNiMnMg0.5O2结构稳定,循环稳定性能好、高倍率放电性能强,通过实施例2与对比例1对比分析可知,本发明提供的锂离子电池正极材料的制备方法将镁元素替代铝元素制备锂离子电池正极材料,材料的循环寿命得到了提升,提升率达到了33%,高倍率放电性能基本接近现有的镍锰铝三元材料,制备过程中的成本低于制备镍锰铝三元材料的成本,节约了15.8%。

本发明提供了一种锂离子电池正极材料的制备方法,包括以下步骤:

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