[发明专利]一种锂离子二次电池用镍基正极活性材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子二次电池用镍基正极活性材料，此锂离子二次电池正极材料是经过包覆处理的材料，基体镍基材料的含量为50～99.5wt%，壳材料的含量为0.05～50wt%；该锂离子二次电池的通式可以表示[LipNixCoyMnzO2] [LiqNiaCobMncO2]。其制备方法为锂离子二次电池正极材料前驱体的制备；锂离子二次电池正极材料的制备。本发明通过包覆实现了基体材料与壳材料之间的镍浓度的梯度变化，使得该材料不仅具有较高的克容量，高工作电压，循环性能好等良好的电化学性能，同时又保证了材料的安全性和可加工性，并且本发明提供的制备方法操作性强，易实现工业化生产，应用价值高。

主权项

一种锂离子二次电池用镍基正极活性材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，锂离子二次电池正极材料前驱体的制备：(a)、溶液的配制：按摩尔比Ni：Co：Mn＝x：y：z配制成混合盐溶液A1，按摩尔比Ni：Co：Mn＝a：b：c配制成混合盐溶液B1，使该盐溶液中金属离子浓度为0.4～3mol/L；配制浓度为2～10mol/L的碱溶液，配制浓度为2～11mol/L的络合剂溶液；(b)、初液的配制：在反应容器中注入纯水，并用碱溶液调节溶液的pH值，并保持反应容器内的温度为40～80℃，同时通入惰性气体，并贯穿整个反应过程；(c)、前驱体的反应：向反应容器内加入A1或B1溶液，控制流速为3～20L/min，同时缓慢加入适量络合剂和碱溶液，保持反应容器内的温度为40～80℃，调节搅拌速度为100～800r/min；(d)、固液分离：将步骤c中物料进行表面处理，合成的三元正极材料前驱体转至熟成槽进行固液分离，用去离子水洗涤固液分离所得的三元正极材料前驱体，干燥即得所需的三元前驱体A2或B2，A2的化学式为NixCoyMnz(OH)2，B2的化学式表示为NiaCobMnc(OH)2；第二步，锂离子二次电池正极材料的制备：(e)、基体材料的制备：将锂源物质、A2物质按照一定比例进行混合，Li与A2物质中的金属物质的比例为0.99～1.15，控制烧结温度为400～1150℃，烧结时间为4～40h，烧结过程通入空气或者氧气，将烧结后的物料经破碎、分级、过筛、除铁工艺处理，得到材料A；(f)、包覆：以A或A2为基体，在基体上包覆B2物质，包覆方法为干式包覆法或者湿式包覆法，其中，A或A2物质的含量为50～99.5wt％，B2物质的含量为0.05～50wt％；(g)、烧结：将上述步骤f中的物质、锂源物质按照一定比例混合，控制Li与步骤f中的金属物质的比例为0.99～1.15，控制烧结温度为400～1150℃，烧结时间为4～38h，烧结过程通入空气或者氧气，将烧结后的物料经破碎、分级、过筛、除铁工艺处理，得到所需材料[LipNixCoyMnzO2][LiqNiaCobMncO2]，也可以对产品进行多次烧结，烧结条件同一次烧结。