[发明专利]一种锂电金属氧化物前驱体、正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂电金属氧化物前驱体、正极材料及其制备方法，具体地讲是涉及一种一次颗粒间隙大的锂电金属氧化物前驱体、低杂质含量的正极材料及其制备方法。该前驱体分子式为(Ni_1‑x‑yCo_xM_y)₂O₃，其中，0≤x＜1，0≤y＜1，M为Mn、Al、Fe或Ti等，其一次颗粒之间的间隙为0.05～2μm；由其制备的正极材料分子式为Li_1+θNi_1‑x‑yCo_xM_yO₂，其中0≤θ≤0.15，其残留碱含量≤1200ppm，硫含量≤1200ppm。该前驱体一次颗粒间隙大，由其制备的锂电正极材料残留碱和硫含量低，制备方法简单，克服了残留碱和硫杂质不能有效去除，且洗涤多元材料造成的大量锂流失以及高温处理多元材料增加能耗等问题，适合于大批量工业生产。

技术领域

本发明涉及一种锂电金属氧化物前驱体，具体地讲是涉及一种一次颗粒间隙大的锂电金属氧化物前驱体。

本发明还涉及一种上述锂电金属氧化物前驱体的制备方法。

本发明还涉及一种以上述锂电金属氧化物前驱体制备的锂电正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是新一代的绿色储能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点，广泛应用于各种便携式电动工具、电子仪表、移动电话、笔记本电脑、摄录机、武器装备等，在电动汽车中也具有良好的应用前景。正极材料是锂离子电池的重要组成部分，在锂离子电池中成本最高。

钴酸锂(LiCoO₂)是目前应用最广的锂离子电池正极材料，钴资源短缺已开始制约产业发展。新型锂离子多元材料(Li_1+θNi_1-x-yCo_xM_yO₂，0≤θ≤0.15，0≤x＜1，0≤y＜1，M＝Mn、Al、Fe或Ti等)比容量高、循环特性好、晶体结构理想，且制备工艺简单、运行成本低、生产周期短、产品性能稳定，是一种更经济、更安全的锂离子电池的正极材料，将取代传统的锂离子电池材料钴酸锂，成为新一代锂电正极材料。

多元材料的制备通常由以下几步制得：

1)制备金属氢氧化物前驱体：

金属氢氧化物前驱体的制备方法一般选用一定浓度的金属硫酸盐溶液、碱液(氢氧化钠溶液)和络合剂(氨水或者铵盐)并加入反应釜，控制pH、温度和搅拌速率等条件，经过洗涤过滤得到金属氢氧化物前驱体，分子式为Ni_1-x-yCo_xM_y(OH)₂，0≤x＜1，0≤y＜1，M＝Mn、Al、Fe或Ti等。

2)制备多元材料：

将锂源和金属氢氧化物前驱体混合后进行煅烧，经破碎、过筛即得多元材料。

多元材料的杂质含量高低对材料的电性能有极大的影响，需在原料和生产过程中对其进行有效控制。其中主要杂质之一残留碱偏高，会使材料更易吸收空气中的二氧化碳，制浆时粘度大，电池浆料易成果冻，影响材料的加工性能，而且Li₂CO₃在充电时反应产生CO₂气体，电池在高温存储时出现鼓胀现象，导致材料容量下降和安全问题；另一主要杂质残留的硫酸根影响产品结晶度和晶胞参数，腐蚀极片，影响电池的存储性能。