[发明专利]一种掺杂的高镍高电压NCM正极材料及其制备方法在审
申请号: | 201911075309.6 | 申请日: | 2019-11-06 |
公开(公告)号: | CN110797529A | 公开(公告)日: | 2020-02-14 |
发明(设计)人: | 刘兴泉;刘一町;罗欢;何泽珍 | 申请(专利权)人: | 四川富骅新能源科技有限公司 |
主分类号: | H01M4/505 | 分类号: | H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M10/0525;C01G53/00 |
代理公司: | 51229 成都正华专利代理事务所(普通合伙) | 代理人: | 郭艳艳 |
地址: | 621000 *** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 正极材料 高电压 前驱体 制备 锂离子电池正极材料 大倍率充放电 循环稳定性能 电化学性能 放电比容量 锂离子电池 产品纯度 产物颗粒 高压氧气 固相合成 结晶品质 制造成本 烧结 掺杂的 掺杂物 长寿命 高能量 共沉淀 并流 高镍 掺杂 应用 安全 | ||
1.一种掺杂的高镍高电压NCM正极材料,其特征在于,包括分子结构表达式如下:Li[Ni1-x-yCoxMny]1-δMδO2,其中,0<x≤0.2,0<y≤0.2,0<x+y≤0.4,0<δ≤0.1,M=Sc,Y,La,Ti,Zr,B,Mg,Ce,Pr,Sm,Ga,In,Al的偏磷酸盐、亚磷酸盐和次磷酸盐。
2.根据权利要求1所述的掺杂的高镍高电压NCM正极材料,其特征在于,包括分子结构表达式如下:Li[Ni0.85Co0.05Mn0.10]1-δMδO2或Li[Ni0.80Co0.10Mn0.10]1-δMδO2及其衍生物,0<δ≤0.1。
3.根据权利要求1或2所述的掺杂的高镍高电压NCM正极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.按照摩尔比Ni:Mn=(1-x-y):(y/2)将镍源原料和锰源原料溶于水,得溶液A;
S2.按照摩尔比Co:Mn=x:(y/2)将钴源原料和锰源原料溶于水,得溶液B;
S3.取浓度为4mol/L的NaOH溶液为溶液C;
S4.将浓氨水按体积比1:1溶于水,得溶液D;其中摩尔比(NH3):(Ni+Co+Mn)=2.47:1;
S5.将体积比为5:2.5:5:3的溶液A、B、C、D并流并在50-80℃、N2气氛保护下进行搅拌共沉淀,控制溶液流速使四种溶液同时加完,然后调节pH值为10-12,得共沉淀液;
S6.将步骤S5所得共沉淀液静置陈化11-13h,过滤洗涤并干燥,得前驱体;
S7.将步骤S6所得前驱体与掺杂物M及锂源原料混合均匀,压制成型,得物料;其中,锂源原料、镍源原料、钴源原料、锰源原料与掺杂物M原料的摩尔比为[(1.05~1.15)∶(1-x-y)∶x∶y]∶δ=(1-δ)∶δ;
S8.将步骤S7所得物料在450~550℃下预烧4h-8h,在690-900℃、氧气分压不低于500Pa的氧气气流中烧结16-24h,即得。
4.根据权利要求3所述的掺杂的高镍高电压NCM正极材料的制备方法,其特征在于:所述锂源原料为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、硝酸锂、柠檬酸锂和草酸锂中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的掺杂的高镍高电压NCM正极材料的制备方法,其特征在于:所述镍源原料为硝酸镍、硫酸镍、氧化镍、氯化镍、氢氧化镍和醋酸镍中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的掺杂的高镍高电压NCM正极材料的制备方法,其特征在于:所述钴源原料为硝酸钴、硫酸钴、醋酸钴、氯化钴、氧化钴和氢氧化钴中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的掺杂的高镍高电压NCM正极材料的制备方法,其特征在于:所述锰源原料为硝酸锰、硫酸锰、醋酸锰、氯化锰、氧化锰、氢氧化锰和羟基氧化锰中的至少一种。
8.根据权利要求3所述的掺杂的高镍高电压NCM正极材料的制备方法,其特征在于:所述步骤S5中陈化后,经过滤和50℃水多次洗涤后,在105℃下真空干燥24-30h。
9.根据权利要求3所述的掺杂的高镍高电压NCM正极材料的制备方法,其特征在于:所述步骤S8中烧结过程氧气气流流速为400mL/min,氧气分压为500-10000Pa。
10.权利要求1或2所述的掺杂的高镍高电压NCM正极材料在锂离子电池中的应用。
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