[发明专利]一种耐低温低钴正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐低温低钴正极材料的制备方法，所述正极材料采用低钴前驱体、含锂化合物和含E元素的化合物通过一次烧结工艺制得，该正极材料原料来源广泛、制备成本低，由该正极材料制得的扣式电池在低温下具有优异的电化学性能，其在‑20℃具有较好的低温倍率性能和较高的放电比容量，可应用于低温环境中。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种改善低钴镍钴锰三元层状正极材料LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1，0.5≤x＜1，0＜y＜0.2，0＜z＜1)低温倍率性能的方法。

背景技术

随着世界经济的发展，人们生活水平不断提高，汽车数目特别是私家轿车数量快速增长，带来了石油资源的短缺、汽车尾气造成的环境污染等问题，研发新能源汽车如：纯电动汽车(Electric Vehicle，EV)和混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)迫在眉睫。新型“21世纪绿色电池”——锂离子二次电池作为将来EV、HEV、PHEV最有潜力的动力电池体系之一，必将迎来空前的发展机遇。随之而来的，是对锂离子电池的高低温性能、使用寿命、安全性能、储存性能等更为严苛的要求。

目前，适用于动力电池的锂离子电池正极材料是锰酸锂、磷酸铁锂、三元镍钴锰酸锂。其中，尖晶石结构的锰酸锂(LiMn₂O₄)存在高温下容量衰减快、高温存储性能差等缺点，磷酸铁锂高温性能优异但是能量密度较低等无法满足电动汽车长续航需求。层状三元正极材料LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)，通过Ni-Co-Mn的协同作用，结合了LiCoO₂的循环性能，LiNiO₂的高比容量，LiMnO₂的高安全性和低成本等，是最适用于动力电池的锂离子电池正极材料之一。

低钴镍钴锰三元层状正极材料LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1，0.5≤x＜1，0＜y＜0.2，0＜z＜1)，钴含量较低，可有效降低原材料成本，但钴含量低将导致材料在低温下(＜0℃)性能较差，尤其是低温倍率放电性能较差，影响了电动汽车在低温下的正常使用。

发明内容

基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，结果发现：采用低钴前驱体、含锂化合物和含E元素的化合物通过一次烧结工艺，制得耐低温低钴正极材料，该正极材料原料来源广泛、制备成本低，由该正极材料制得的扣式电池在低温下具有优异的电化学性能，其在-20℃具有较好的低温倍率性能和较高的放电比容量，可应用于低温环境中，且掺杂含E改性添加剂后，并未影响材料在高温下的循环稳定性。

本发明的第一方面在于提供一种耐低温低钴正极材料，该正极材料由低钴前驱体、含锂化合物和含E元素的改性添加剂制得；

其中，所述含锂化合物选自含锂的无机盐、氢氧化物、有机盐和氧化物中的一种或几种；

所述含E元素的添加剂选自含E的碳酸盐、有机盐、氢氧化物和氧化物中的一种或几种；E元素选自金属元素中的一种或几种；

本发明的第二方面在于提供本发明第一方面所述的耐低温低钴正极材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤1、混合低钴前驱体、含锂化合物和含E元素的改性添加剂；

步骤2、将混合后的产物烧结；

步骤3、后处理。

本发明的第三方面在于提供一种根据本发明第二方面所述的制备方法制得的耐低温低钴正极材料。

本发明公开的耐低温低钴正极材料及其制备方法，具有以下有益效果：