[发明专利]稀土掺杂镍钴锰三元材料宽温锂离子电池及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池生产技术领域，更具体地说，特别涉及一种稀土掺杂镍钴锰三元材料宽温锂离子电池及其生产方法。

背景技术

随着近年来社会文明的不断发展,尤其是人类社会进入信息时代、网络时代以来，更渴望高质量的电能。因此电池，尤其是二次电池必然在未来以电能为基础的社会起到举足轻重的作用。从上世纪90年代末以来，手机、笔记本电脑等便携式电子设备正在以惊人的速度在全球范围内快速普及，越来越快的进入寻常百姓家。由此而来的是对小型电源需求量的迅速增加。由于便携式电子设备具有灵巧、轻便的特点，因此它们需要具有体积小、容量大、质量轻的优势的小型电源。在众多的电池体系中，锂离子电池的出现称得上是二次电池史上的跨越式飞跃，在随后的10余年时间里，其商业化进程取得了突飞猛进的发展。锂离子电池俗称“锂电”，是最新型、综合性能最好的二次电池之一。锂金属的原子量为6.94，密度为0.534g/cm³，是金属中最轻的元素，其理论放电容量为3860mAh/g或2060mAh/cm³，标准电极电位为-3.045V，又是金属元素中电位最负的一个元素，因此，它成为高能量电池非常具有吸引力的负极材料。锂离子电池是最新一代高比能量清洁化学电源，因其具有能量高、使用寿命长、重量轻、体积小等的一系列优点，引起国际电池界和科技界的普遍关注，一致认为它将最终取代镍镉电池和部分镍氢电池，在二次电池中独占鳌头。

随着我国市场经济的发展，以及采用传统石油资源所带来的对于环境的负面影响，使得以绿色能源得到迅速发展。目前，各种汽车用的启动电源均是铅酸蓄电池，相对于锂离子电池来说，体积大，重量重，循环寿命短、温度适应范围狭窄(目前0℃-60℃)等缺点，因此锂离子电池的市场需求量日益膨胀，尤其是国内目前对电动自行车、电动汽车的市场需求极大，加速发展新型绿色环保锂离子电池，是本领域技术人员非常紧迫和重要的研究课题之一。

目前，已有人提出一种新型层状锂离子插入型正极材料L_iCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂，因其相对于目前商业化应用的LiCoO2正极材料而言具有较高的容量、较好的稳定性和安全性及较低的成本，已经作为一种新兴的锂离子电池正极材料而被大规模生产应用。该种材料中，锰、镍、钴三种元素能有效的结合，形成三元的层状结构，其中锰元素为+4价，起到电荷补偿的作用，镍为+2价，是主要的氧化还原反应活性物质，而钴为+3价，同样提供一部分容量。然而，该种正极材料的容量仍然不能够满足多数场合的电量需求，且温度适应性不尽如人意，由于人们对持久使用的不断追求，要求正极材料具有更高的容量和温度适应性。

发明内容

(一)技术问题

现有技术中的镍钴锰三元材料锂离子电池存在温度适应性差的技术缺陷。

(二)技术方案

本发明提供了一种稀土掺杂镍钴锰三元材料宽温锂离子电池生产方法，该方法包括步骤：

步骤A，按预设的物质的量比例称取锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐；

步骤B，将称取好的锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐溶解在浓度为95％-100％乙醇中得到金属盐乙醇液；

步骤C，将所述金属盐乙醇液放置在温度为500℃至800℃的高温炉内点燃，燃烧反应8-12分钟，冷却至室温后研磨成粉末；

步骤D，将得到的粉末放置在温度为600℃至1000℃下煅烧24小时后得到稀土掺杂镍钴锰三元材料宽温锂离子电池的正极材料。

其中，所述稀土硝酸盐为Nd(NO3)3·6H2O，得到的正极材料的化合物通式为LiNi0.5Co0.3Mn0.2NdO.2。

其中，所述锂盐为LiNO3或LiCH3COO·2H2O；或/和，镍盐为Ni(NO3)2·6H2O或Ni(CH3COO)2·4H2O。

其中，所述锰盐为Mn(NO3)2·6H2O或Mn(CH3COO)2·4H2O；或/和，钴盐为Co(CH3COO)2·4H2O。

其中，步骤A中所述的物质的量之比为1.56:0.66:0.25:0.11:0.08。

其中，步骤A中所述的物质的量之比为1.56:0.75:0.25:0.11:0.15。

其中，步骤D之后，还包括步骤：