[发明专利]一种高电压钴酸锂正极材料及其制备方法和应用有效
申请号: | 201910509521.2 | 申请日: | 2019-06-13 |
公开(公告)号: | CN110224123B | 公开(公告)日: | 2020-09-15 |
发明(设计)人: | 李斌;阮丁山;毛林林;李伟权;吴星宇;林弘毅;李长东 | 申请(专利权)人: | 广东邦普循环科技有限公司;湖南邦普循环科技有限公司;湖南邦普汽车循环有限公司 |
主分类号: | H01M4/36 | 分类号: | H01M4/36;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525 |
代理公司: | 广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205 | 代理人: | 林德强 |
地址: | 528100 广东*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 电压 钴酸锂 正极 材料 及其 制备 方法 应用 | ||
1.一种高电压钴酸锂正极材料,其特征在于:包括内层和包覆层;
所述内层为镍和铝梯度掺杂的钴酸锂颗粒内核;其中,镍在钴酸锂颗粒中的掺杂含量由内到外逐渐降低;铝在钴酸锂颗粒中的掺杂含量由内到外逐渐增加;
所述内层的化学式为Li1+xCo1-z-p-yNizAlpMyO2;其中,-0.02<x≤0.03,0<z≤0.2,0<p≤0.1,0≤y≤0.01,M选自Mg、Mn、Zr、B、Y中的一种或几种;
所述包覆层为含有M’元素的锂复合氧化物;其中,M’选自Ni、Mn、Al、Ti、Y、Zr、La、Nb、Sb、Ce、V、F、P中的一种或多种;
所述高电压钴酸锂正极材料是通过如下步骤的制备方法制得:
1)制备钴盐溶液、镍盐溶液、铝盐溶液和碱液;
2)将铝盐溶液加入到镍盐溶液中,混合得到含铝盐的镍盐溶液;将含铝盐的镍盐溶液、钴盐溶液、碱液、络合剂分别加入反应器中进行共沉淀反应,得到前驱体浆料;控制铝盐溶液、含铝盐的镍盐溶液和钴盐溶液同时启动加料,同时加完;
3)将前驱体浆料过滤,洗涤,干燥,得到前驱体;
4)将前驱体和锂源混合,或者将前驱体、锂源和M源混合;再将所得的混合物烧结,破碎,得到中间产物;
5)将中间产物、M’源与含锂化合物混合,烧结,破碎,过筛,得到正极材料产物。
2.根据权利要求1所述的一种高电压钴酸锂正极材料,其特征在于:所述包覆层占钴酸锂正极材料总质量的0.1%~10%。
3.一种如权利要求1或2所述高电压钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)制备钴盐溶液、镍盐溶液、铝盐溶液和碱液;
2)将铝盐溶液加入到镍盐溶液中,混合得到含铝盐的镍盐溶液;将含铝盐的镍盐溶液、钴盐溶液、碱液、络合剂分别加入反应器中进行共沉淀反应,得到前驱体浆料;控制铝盐溶液、含铝盐的镍盐溶液和钴盐溶液同时启动加料,同时加完;
3)将前驱体浆料过滤,洗涤,干燥,得到前驱体;
4)将前驱体和锂源混合,或者将前驱体、锂源和M源混合;再将所得的混合物烧结,破碎,得到中间产物;
5)将中间产物、M’源与含锂化合物混合,烧结,破碎,过筛,得到正极材料产物;
所述M源选自Mg、Mn、Zr、B、Y的单质或化合物中的一种或多种;所述M’源选自Ni、Mn、Al、Ti、Y、Zr、La、Nb、Sb、Ce、V、F、P的单质或化合物中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,
设铝盐溶液的体积为V1,其加入到镍盐溶液的流速为Q1;
设含铝盐的镍盐溶液的体积为V2,其加入到反应器的流速为Q2;
设钴盐溶液的体积为V3,其加入到反应器的流速为Q3;
加料时满足关系:V1/Q1=V2/Q2=V3/Q3。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,反应的条件如下:pH为10~13;反应温度为40℃~80℃;反应时间为20h~60h;反应的搅拌速率为200r/min~1000r/min;反应在惰性气氛下进行。
6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述步骤4)中,烧结的条件如下:烧结气氛为空气;烧结具体是先在600℃~800℃下烧结1h~6h,然后升温至900℃~1100℃保温8h~20h。
7.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述步骤5)中,烧结的条件如下:烧结气氛为空气;烧结温度为800℃~1020℃;烧结时间为2h~20h。
8.一种锂离子电池,其特征在于:正极材料包括权利要求1或2所述的高电压钴酸锂正极材料。
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