[发明专利]镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：采用水热法制备晶种；将所述晶种进行共沉淀反应得到NixCoyMn1‑x‑y(OH)2前躯体；将所述前驱体与氢氧化锂或碳酸锂按Li：(Ni+Co+Mn)的摩尔比为1:1‑1.2混合，然后将混合物进行烧结处理，得中间体；将所述中间体与氢氧化锂混合，然后喷淋金属溶胶，得预包覆物；将所述预包覆物进行二次烧结，即得所述镍钴锰酸锂正极材料。上述制备方法得到的镍钴锰酸锂正极材料为单晶形貌，采用该正极材料的锂离子电池能量密度高，可达300wh/kg，且循环寿命可达到3000次。

主权项

1.一种镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用水热法制备Ni_xCo_yMn_1‑x‑y(OH)₂晶种；

将所述晶种进行共沉淀反应得到Ni_xCo_yMn_1‑x‑y(OH)₂前躯体；

将所述前驱体与氢氧化锂或碳酸锂按Li：(Ni+Co+Mn)的摩尔比为1:1‑1.2混合，然后将混合物进行烧结处理，得中间体；

将所述中间体与氢氧化锂混合，氢氧化锂的用量为所述中间体质量的0.5‑1％，然后喷淋金属溶胶，得预包覆物；

将所述预包覆物进行二次烧结，即得所述镍钴锰酸锂正极材料LiNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热法制备Ni_xCo_yMn_1‑x‑y(OH)₂晶种，其中0.5<x<1，0.05<y<0.2，包括如下步骤：

将醋酸镍、醋酸钴以及醋酸锰，按所述晶种中Ni：Co：Mn的摩尔比混合溶于去离子水中，然后加入形貌引导剂，得均相溶液体系，所述形貌引导剂的添加量为醋酸镍用量的1‑5wt％；

将所述均相溶液体系置于反应釜中，于120‑200℃、0.2‑0.6MPa下恒温3‑12h，然后冷却过滤得所述Ni_xCo_yMn_1‑x‑y(OH)₂晶种，所述晶种的粒径D50为0.5‑1.5μm。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述形貌引导剂，选自水溶性有机磺酸钠化合物中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应得到Ni_xCo_yMn_1‑x‑y(OH)₂前躯体，包括如下步骤：

将所述晶种加入连续反应釜中，同时按所述晶种中Ni：Co：Mn的摩尔比加入硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰混合溶液，再加入氨水和NaOH溶液，控制体系pH值为10‑12，温度为60‑65℃，反应至D50为2‑4μm，即得Ni_xCo_yMn_1‑x‑y(OH)₂前躯体。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述中间体的制备方法，包括如下步骤：

所述前驱体与氢氧化锂或碳酸锂按Li：(Ni+Co+Mn)的摩尔比为1:1‑1.2混合，加入烧结助剂，混合后于950‑1050℃氧化气氛下热处理10‑18h，再降温至700‑800℃保温2‑10h，得烧结产物；

将所述烧结产物用50‑60℃纯水洗涤10‑20min，然后干燥至含水量<0.5wt％,得中间体。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂选自碱金属化合物、硼类化合物中的一种或几种，所述烧结助剂的添加量为所述前驱体质量的5‑20％。

7.根据权利要求1‑6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述金属溶胶选自镁溶胶、铝溶胶、钛溶胶和锆溶胶中的一种或几种；添加量为所述中间体质量的1‑3％。

8.根据权利要求1‑6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述二次烧结的工艺参数为：将所述预包覆物于550‑750℃氧化气氛下热处理3‑5h，再于950‑1000℃下保温1‑3h。

9.权利要求1‑8任一项所述制备方法制备得到镍钴锰酸锂正极材料LiNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的镍钴锰酸锂正极材料LiNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂。