[发明专利]一种制备镍钴铝酸锂正极材料的方法

说明书

一种制备镍钴铝酸锂正极材料的方法，属于锂离子电池正极材料制备技术领域。先分别制备球形氢氧化镍和钴铝水滑石纳米片，然后通过固相球磨将钴铝水滑石纳米片包覆在球形氢氧化镍表面，以钴铝水滑石纳米片包覆球形氢氧化镍为前驱体与锂化合物混合焙烧，得到镍钴铝酸锂LiNi_1‑x‑yCo_xAl_yO₂正极材料，其中0.8≤1‑x‑y＜1，0x≤0.15，0＜y≤0.06。优点在于，实现镍、钴、铝三元素在产品中的均匀分布，利用LiCo_1‑xAl_xO₂中间相缓冲层效应，可以减小Li⁺/Ni²⁺混排程度，获得更规整的层状结构。具有振实密度高、比容量高、倍率性能好、循环稳定性高等优良电化学性能；并且，工艺简单，可控性强，易于规模生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料制备技术领域，特别涉及一种制备镍钴铝酸锂正极材料的方法，即以钴铝水滑石纳米片包覆球形氢氧化镍为前驱体制备镍钴铝酸锂正极材料的方法。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色电池自问世以来就备受关注，锂离子电池已广泛应用于便携式电子产品，也被认为是电动汽车用动力电池的最佳选择。锂离子电池正极材料作为电池的核心组成部分，其性能直接影响了锂离子电池的各项性能指标，因此比容量高、安全性好，循环寿命长的正极材料备受关注。高镍系正极材料镍钴铝酸锂LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂(其中0.8≤1-x-y＜1，0x≤0.15，0＜y≤0.05)因具有明显高于其他正极材料的比容量，并且安全性高、成本较低，被认为是高能量密度动力锂离子电池最佳正极材料之一。

在高镍系镍钴铝酸锂LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂的制备中，前驱体是影响最终产品性能的关键，因此按照前驱体制备方法的不同，镍钴铝酸锂LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂的制备主要包括如下两条工艺路线。

一条工艺路线是制备铝化合物包覆镍钴氢氧化物前驱体，然后锂化焙烧获得镍钴铝酸锂材料。在文献(1)中国发明专利公开号CN 1156910A中，青木卓等人先采用共沉淀方法合成了β-Ni_1-xCo_x(OH)₂或β-Ni_1-xCo_xOOH，然后与LiOH、Li₂CO₃或/和LiNO₃等锂源物质，以及Al(OH)₃或/和Al₂O₃等铝化合物混合焙烧，得到镍钴铝酸锂材料。β-Ni_1-xCo_x(OH)₂或β-Ni_1-xCo_xOOH合成难度相对较低，能够得到球形度好且振实密度高的材料，但是由于Al₂O₃或Al(OH)₃在后续锂化焙烧过程中容易产生γ-LiAlO₂或β-LiAlO₂杂相，造成所制备出的镍钴铝酸锂材料中各元素分布不够均匀，并最终影响产品性能。