[发明专利]镍钴钨氧化物、其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了镍钴钨氧化物、其制备方法和锂离子电池。所述镍钴钨氧化物的化学式为Ni_xCo_yW_zO₂，其中x、y和z均大于0。所述制备方法包括：将第一氨源、第一钨源和分散剂混合，加热反应形成晶种，加入第二钨源和第二氨源进行晶种生长，得到晶种生长物；将晶种生长物与分散剂、还原剂混合，调控反应体系，加入镍源、钴源、第三钨源、络合剂、沉淀剂和缓冲剂，进行前驱体生长，固液分离，得到镍钴钨前驱体；对镍钴钨前驱体进行煅烧，得到所述镍钴钨氧化物。本发明提供的镍钴钨氧化物具有元素分布均匀、粒度均一、球形度高及振实密度高等优点，且烧结后所得正极材料具有更高的电容量和较好的循环性。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，涉及氧化物、其制备方法和锂离子电池，尤其涉及镍钴钨氧化物、其制备方法和锂离子电池。

背景技术

随着锂离子动力电池的发展，对三元正极材料方面有了更高要求。与此同时，对正极材料前驱体方面的合成、粒度、形貌、振实密度等方面都提出了新要求。

由于钨沉淀特性和镍钴离子不同，难以形成氢氧化物，镍钴钨元素难以均匀的共沉淀，因此采用与常规三元前驱体相同的共沉淀方式难以制备镍钴钨前驱体。当前镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂正极材料在容量和循环方面存在不足，通过掺杂方式可使循环性和容量得到改善，但仍有待提升，且掺杂方式具有元素分布不均匀缺点。而采用镍钴钨化合物和锂源混合直接烧结制备的镍钴钨酸锂，具有球形度不高、容量和振实偏低等缺点。因此，如何获得一种镍钴钨元素分布均匀、振实和球形度高的镍钴钨前驱体材料，进而制备出性能优良的镍钴钨氧化物和元素分布均匀、容量和振实高、循环性好的镍钴钨酸锂材料是当前锂电池领域亟待解决的技术热点。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种可作为三元正极材料前驱体的镍钴钨氧化物、其制备方法和锂离子电池。本发明提供的制备方法解决了因钨难以形成氢氧化物沉淀而难以制备镍钴钨前驱体材料，采用本发明沉淀方法制备的镍钴钨前驱体经混锂后固相烧结得到的镍钴钨酸锂正极材料相比钨酸锂和氧化钨掺杂制备的镍钴钨酸锂正极材料，其元素分布更加均匀；与采用镍钴钨化合物和锂源直接烧结制备的镍钴钨酸锂相比，其球形度和振实密度更高；与镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂相比，其振实和容量更高且循环性更好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种镍钴钨氧化物，所述镍钴钨氧化物的化学式为Ni_xCo_yW_zO₂，其中x、y和z均大于0。

作为本发明优选的技术方案，所述镍钴钨氧化物的化学式中，0＜x≤0.9，0＜y≤0.33，0＜z≤0.33。

优选地，所述镍钴钨氧化物的振实密度为1.7g/cm³-2.4g/cm³。

优选地，所述镍钴钨氧化物的球形度为0.8-0.91。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的镍钴钨氧化物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

将第一氨源、第一钨源和第一分散剂混合，加热反应形成晶种；

加入第二钨源和第二氨源进行晶种生长，得到晶种生长物；

将所述晶种生长物与第二分散剂、还原剂混合，得到混合物；向所述混合物加入镍源、钴源、第三钨源、络合剂、沉淀剂和缓冲剂，进行前驱体生长，固液分离，得到镍钴钨前驱体；及

对所述镍钴钨前驱体进行煅烧，得到所述镍钴钨氧化物。

本发明实施方式中，所述第一氨源包括碳酸氢铵、磷酸铵、碳酸铵和氨水中的至少一种。