[发明专利]镍钴铝锂电池正极材料的制备方法及锂电池正极材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍钴铝锂电池正极材料的制备方法及镍钴铝锂电池正极材料。

背景技术

目前商品化锂离子二次电池主要选用LiCoO₂为正极材料,但钴元素相对贫乏导致原料成本高，LiNiO₂和LiCoO₂具有相同的层状结构并且资源丰富、成本低，无环境污染，是一种理想的替代LiCoO₂后选材料，但是LiNiO₂在合成过程中不易准确控制化学计量比，充放电过程中Ni³⁺已转化成Ni⁴⁺将严重影响其循环寿命，热稳定性差，甚至氧化分解电解质带来安全隐患。研究表明,掺入Co元素可以改善LiNiO₂结构的稳定性，且20%左右的Ni被Co取代制得的正极材料电性能良好。而掺入Al元素后，可以抑制充放电过程中晶体结构的变化，改善其热稳定性和耐过充性，大大提高其循环性能。若同时引入Co和Al元素制备双掺杂的LiNiO₂正极材料，则可以制备出具有良好的电性能的正极材料Li(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)O₂。

现在Li(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)O₂的制备方法主要是采用湿法共沉淀合成前驱体后和锂盐在干燥空气气氛的隧道炉中920℃～950℃烧结，经过破碎过筛后制的成品，但是目前对于电池高能量密度即材料的高压实密度的要求，因此开发更高压实密度的正极材料具有更广阔的市场。

发明内容

本发明提出一种镍钴铝锂电池正极材料的制备方法、锂电池正极材料及锂离子电池，以提升现有的镍钴铝锂电池正极材料的制备方法所得到的镍钴铝锂电池正极材料压实密度低的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种镍钴铝锂电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)(OH)₂与Li₂CO₃两种材料按M/Li摩尔比1:1.02～1:1.03混合均匀，其中M表示(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)(OH)₂；

步骤2：将步骤1混合均匀后的(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)(OH)₂与Li₂CO₃材料在炉窑中煅烧制备出锂电池正极材料。

其中，步骤1中除了包括(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)(OH)₂与Li₂CO₃材料外，还包括对Li(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)O₂一次粒子长大效应和一次粒子间致密程度影响的微量掺杂元素

其中，所述步骤1中采用的混合方式为球磨处理混合方法、搅拌混合方法或机械融合方法。

其中，所述步骤1中，所述(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)(OH)₂的D50为8.5～12微米，Li₂CO₃的D50为5～7微米，D10≥5微米，D90≤16微米，(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)(OH)₂为一次粒子团聚而成的二次粒子形貌，一次粒子的粒径范围为0.15～0.5微米。

其中，所述步骤2采用的处理方法为将步骤1混合后的物料以2℃～5℃/min的速度升温，在300℃～980℃下恒温烧结3～10小时。

其中，所述掺杂元素为Ti、M_g或其组合，掺混量占到M的摩尔质量的1%～2%。

另外，本发明提出了上述镍钴铝锂电池正极材料的制备方法所制得的镍钴铝锂电池正极材料。