[发明专利]锂电池复合正极材料的前驱体及复合正极材料的制备方法

说明书

锂电池复合正极材料的前驱体及复合正极材料的制备方法，复合正极材料的制备方法，其包括如下步骤：提供两种或多种锂电池复合正极材料的前驱体M(OH)₂，将所有前驱体按一定比例混合均匀，得到混合前驱体的粉体，该混合前驱体的化学通式为将所得的混合前驱体的粉体与锂源按一定比例混合均匀，在氧气或空气气氛中高温煅烧，经过冷却、研磨、过筛得到复合正极材料将复合正极材料进行改性处理。本发明的最大优点在于将两种或多种前驱体按照一定比例混合均匀后进行烧结的制备方式，制备工艺较为简单易操作，与常用的正极材料改性处理相比，成本较低，有利于规模化生产。本发明还提供所述锂电池复合正极材料的前驱体的制备方法。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，特别是锂电池复合正极材料的前驱体及复合正极材料的制备方法。

背景技术

随着技术的进步以及新国标的推动下，锂电池凭借着环保、使用寿命长、质量相对较轻等优势，在电动自行车领域、电动汽车、电动工具、3C数码产品等领域的应用愈发广泛。高工产研锂电研究所(GGII)调研数据显示，2020年中国正极材料的出货量达到51万吨，镍钴锰酸锂三元材料与磷酸铁锂市场占比排名前二。

随着原材料钴价格的波动，镍钴锰酸锂三元材料锂电池对钴的依赖带来了恶劣的环境和可持续性问题。因此，开发新的无钴且具有成本效益的正极材料成为一种研发趋势。当然，可以理解的是，该正极材料还应具有与高镍三元材料类似或更好的电化学特性。另外，与磷酸铁锂相比，镍钴锰酸锂三元材料具有较高的能量密度，但镍含量的提高，会对电池的循环性能、倍率性以及热稳定性产生不利影响。因此，为了减少这些不利影响，常用的方法是对正极材料的表面进行包覆改性或结构掺杂改性等。但是由于改性成本比较高，目前离规模化生产与最终的工业化应用还有很远的距离。

CN104218234B公开了一种高循环性能的锂离子电池复合正极材料及其制备方法。其将LiNi_1-m-nCo_mAl_nO₂和LiNi_aCo_1-a-bMnl_bO₂两种活性物质按一定的比例混合均匀，经煅烧后冷却、粉碎、过筛或者经表面处理后煅烧、冷却、粉碎、过筛得到复合正极材料。该复合材料的比容量相对于镍钴锰酸锂有了大幅度的提高，同时循环性能、热稳定性及安全性能相对于镍钴铝酸锂有所提高。但是，将两种活性物质混合均匀后烧结的方式，材料结构稳定性较低，在电池制作工艺过程中可能会破坏材料之间的融合，且一次混合存在混合不均匀的可能性，从而影响材料的整体导电性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种锂电池复合正极材料的前驱体及复合正极材料的制备方法，以克服现有技术的不足，具体地，其采用两种或多种前驱体按一定比例进行混合烧结得到复合正极材料，同时对复合正极材料进行改性处理以提高材料的循环性能、倍率性能及热稳定性。

锂电池复合正极材料的前驱体的制备方法，其包括如下步骤：

提供含有金属或非金属元素M的可溶性盐与去离子水，并将所述含有金属或非金属元素M的可溶性盐按照预定的摩尔比溶于一定量的所述去离子水中，配置得到混合盐溶液；

提供NaOH、氨水、以及去离子水，并将该NaOH和氨水溶解在所述去离子水中配置成混合碱溶液；

提供去离子水，将所述混合盐溶液与混合碱溶液以一定速度加入该去离子水中，并调节pH值于9～12，反应一段时间后，经过过滤、洗涤和干燥得到前驱体M(OH)₂，M为金属元素、稀土元素、以及非金属元素中的五种及以下的任意组合。

进一步地，所述金属元素为镍、钴、铝、锰、钠、锂、钾、钡、铁、钙、铜、锌、钛、镁、锆、锶、铬、锡、锑、钨、铌、钼、钒、钯、铋、铯、铪、钽、钋、镓、铟、铊中的一种。

进一步地，所述稀土元素为镧系元素以及、钇、钪中的一种。