[发明专利]镍钴铝酸锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料的制备领域，尤其涉及一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

作为锂离子电池正极材料的镍钴铝酸锂凭借其较高的比容量、能量密度、较好的循环性能迅速成为锂电池行业的“新兴材料”。镍钴铝酸锂在乘用车(特斯拉)上的成功应用，使其成为国内各正极材料企业重点研发的对象。

目前镍钴铝酸锂的合成条件苛刻，合成时Ni²⁺的生成不可避免，因此合成时通常在O₂气氛中进行，以减少锂离子混排现象，提高正极材料的电化学性能。

申请号为201210515866.7的发明专利，公开了一种锂离子电池正极材料用锂镍钴铝氧化物的制备方法，该方法将镍钴铝前躯体与锂盐按一定比例混合，在高温及高压氧气气氛中煅烧，粉碎后得到所需产物。该方法在制备正极材料时，为使氧气充分渗透入料层，需要高浓度和高压的氧气氛围，对通入的氧气的纯度及煅烧设备的密封性具有严格的要求。

因此，开发一种对制备过程氧气浓度依赖较小、且制备出的锂离子电池正极材料性能优异的方法成为亟待解决的问题。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，该反应体系对氧气的依赖较小，在无需增压的情况下料层中也能有充足的氧气气氛，提高了镍钴铝酸锂正极材料的比容量及循环性能。

本发明提出的一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将锂源与镍钴铝前躯体按摩尔比1:1～1.05:1混合，同时添加高价金属或非金属氧化物，一起混合均匀，制得原料混合物，所述锂源的摩尔量按照所述锂源中锂元素的摩尔量计，所述镍钴铝前躯体的摩尔量按照镍、钴、铝金属的摩尔量之和计，所述高价金属或非金属氧化物包括CrO₃、V₂O₅、PbO₂、Ni₂O₃、As₂O₅中的一种或多种；

S2.将步骤S1制得的原料混合物在氧气气氛中煅烧，冷却后粉碎过筛得到产品。

进一步的，所述步骤S1中，高价金属或非金属氧化物的重量为镍钴铝前躯体重量的1％～5％。

进一步的，所述步骤S2中，氧气气氛中氧气的浓度为65％～85％。

进一步的，所述步骤S2中，煅烧温度为750～850℃，烧结8-20h。

进一步的，所述步骤S1中，锂源为氢氧化锂。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：在制备镍钴铝酸锂过程中，向体系中添加高价金属或非金属氧化物，此类氧化物在加热时会分解产生氧气，可有效较低反应体系对氧气的依赖，在无需增压的情况下料层中也能有充足的氧气气氛，而且材料中不会带入杂质离子，本发明制得的镍钴铝酸锂具有较高的比容量及循环性能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

(1)按摩尔比Li：(Ni+Co+Al)＝1.02:1称取电池级氢氧化锂和镍钴铝前躯体(Ni_0.8Co_0.15Al_0.05)(OH)₂，其中镍钴铝前躯体的重量为3Kg，再称取90g的五氧化二钒，一起混合均匀制得原料混合物；

(2)将原料混合物在氧气浓度75％、温度850℃下烧结12h，得到镍钴铝酸锂；

(3)将镍钴铝酸锂冷却后粉碎，过筛得到产品。

把制得的材料作为正极，以锂片作为负极，组装成2025扣式电池，在0.1C、2.75～4.3V电压范围内充放电，测得该材料的充放电比容量及首次效率，并在0.5C、2.75～4.3V电压范围内循环100次，测试数据见表1。

实施例2