[发明专利]一种锂离子电池用硅掺杂镍基正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种锂离子电池用硅掺杂镍基正极材料的制备方法，该材料的化学式为Li(Li_1-x-y-zNi_xMn_yCo_z)O₂，其中：x＝0.5-0.55，y＝0.12-0.16，z＝0.2-0.22。该方法包括如下步骤：(1)湿法制备前驱体镍锰钴氧化物；(2)将草酸锂和上述前驱体镍锰钴氧化物混合后烧结得到镍基三元正极材料；(3)将所得镍基三元正极材料放入反应器，采用硅烷与氮气的混合气进行气相沉积反应，得到产品。本发明制备的正极材料，前躯体的制备过程中采用氨基酸作为络合物，使得前躯体具备较高的密度，在三元材料的制备中使用两段烧结的方式并用气相法掺杂硅改性，进一步提高了材料的电化学性能。

主权项

一种锂离子电池用硅掺杂镍基正极材料的制备方法，该正极材料的化学式为Li(Li_{1‑x‑y‑z}Ni_xMn_yCo_z)O₂，其中：x＝0.5‑0.55，y＝0.12‑0.16，z＝0.2‑0.22，该方法包括如下步骤：(1)制备前驱体镍锰钴氧化物将氯化镍、硫酸锰、硝酸钴按照摩尔比Ni：Mn：Co＝x：y：z，配置成金属离子浓度为2‑3mol/L的金属盐混合溶液；用氢氧化钾配制浓度为3‑5mol/L的氢氧化钾溶液；配制浓度为50‑100g/L的甘氨酸和冬氨酸的氨基酸混合溶液，其中甘氨酸和冬氨酸的质量比为1:1‑2；采用并流的方法把上述金属盐混合溶液、氢氧化钾溶液和氨基酸混合溶液同时通入反应容器中，其中上述氢氧化钾溶液的加入量为足够使镍、锰、钴离子完全沉淀，氨基酸混合溶液与金属盐混合溶液的体积比为1:3‑5，在强烈搅拌下使三者进行反应，反应中严格控制PH值为9‑11，控制反应温度为60‑80℃，反应完成后，恒温陈化10‑20h，将沉淀物离心、洗涤、烘干，然后在500‑600℃范围内预处理12‑15h得到前驱体镍锰钴氧化物；(2)制备镍基三元正极材料将草酸锂和上述前驱体镍锰钴氧化物，按摩尔比Li：Ni：Mn：Co＝2‑x‑y‑z:x:y:z混合后，将混合物料直接置于箱式炉，在600‑700℃初烧6‑8h，将初烧物自然冷却后，在转速600‑800rpm下球磨1‑2h，再在800‑900℃烧结5‑7h，自然冷却至室温进行后气流粉碎，得到镍基三元正极材料；(3)硅掺杂将所得镍基三元正极材料放入反应器，采用硅烷与氮气的混合气进行气相沉积反应，其中硅烷与氮气的体积比为3‑5:100，反应温度为450‑480℃，反应时间为3‑5min，得到最终产品。