一种活性氧化物改善锂离子电池三元正极材料及其制备方法技术

一种活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料及其制备方法，三元正极材料的化学式为：LiNi1‑a‑bCoaMnbO2·cNb2O5，其中，a、b、c为摩尔数，0＜a≤0.4，0＜b≤0.4且0＜c≤0.05，Nb2O5为活性氧化物。制备方法使铌源包覆在前驱体或其正极材料表面，通过前驱体混锂后高温烧结或者低温热处理，制备出通过金属离子Nb

Active oxide multiple improvement lithium ion battery three element positive electrode material and preparation method thereof

The invention relates to an active oxide multiple improvement lithium ion battery three element positive electrode material and a preparation method thereof. The chemical formula of the three yuan positive electrode material is: LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池正极材料
，特别涉及一种活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料及其制备方法。
技术介绍
随着电动汽车(electricvehicle)以及智能电网(smartgrid)的快速发展，对高能量密度和大功率密度的锂离子电池的市场需求越来越大，因此，研究和开发电化学性能优异的锂离子电池迫在眉睫。目前，相比于传统的钴酸锂材料(LiCoO2)，由于价格低廉，环境友好，比容量高，性能稳定等诸多优点，以三元材料为基础的正极材料逐渐成为研究的主要方向之一。然而，三元材料仍然存在很多缺点，例如较低的库伦效率，较差的循环性能，以及存在安全隐患的热不稳定性，严重的阻碍了三元材料的进一步发展。近年来，许多研究者通过改性方法来提高三元材料的电化学性能，如离子掺杂和表面包覆。但是单一的改性方法并不能有效的解决上述问题，包覆氧化物虽然可以降低与电解液的副反应，但是氧化物不具有电化学活性而降低放电比容量和能量密度；同时，金属元素掺杂虽然可以提高倍率性能，但是对于材料的循环稳定性能没有太多改善。因此，针对现有技术不足，提供一种能同时提高三元材料的倍率性能，稳定性能以及高温性能的活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料及其制备方法甚为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料及其制备方法，该活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料能提高三元材料的倍率性能，稳定性能以及高温性能。本专利技术的上述目的之一通过如下技术手段实现：提供一种活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料，化学式为：LiNi1-a-bCoaMnbO2·cNb2O5，其中，a、b、c为摩尔数，0＜a≤0.4，0＜b≤0.4且0＜c≤0.05，Nb2O5为活性氧化物。优选的，上述的活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料，通过如下步骤制备而成：(1)采用液相共沉淀法制备镍钴锰氢氧化物前驱体材料Ni1-a-bCoaMnb(OH)2；(2)以摩尔比计，按照Nb：(Ni+Co+Mn)＝2c:1的比例称取铌源，加入分散剂，配成浓度为0.001～0.5mol/L的分散剂混合溶液，将上述步骤(1)制备的镍钴锰氢氧化物前驱体材料放入所述分散剂混合溶液中，搅拌0.5～5h，然后再在不断搅拌下蒸干，使铌源吸附于镍钴锰氢氧化物前驱体材料表面，得到铌吸附镍钴锰氢氧化物前驱体材料；(3)按照摩尔比计，以锂源与铌吸附镍钴锰氢氧化物前驱体材料的金属离子比为Li：(Ni+Co+Mn)＝1～1.1:1的比例，将经步骤(2)处理得到的铌吸附镍钴锰氢氧化物前驱体材料与锂源进行混合，然后放入混料罐中，混合2～20小时后，在氧气或者干燥空气氛围下400～700℃加热预处理2～10h，再升温到750～950℃烧结10～30h，自然冷却至室温，制备出活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料LiNi1-a-bCoaMnbO2·cNb2O5。另一优选的，上述的活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料，通过如下步骤制备而成：(1)采用液相共沉淀法制备镍钴锰氢氧化物前驱体材料Ni1-a-bCoaMnb(OH)2；(2)以摩尔比计，以锂源与镍钴锰氢氧化物前驱体材料的金属离子比为Li：(Ni+Co+Mn)＝1～1.1:1的比例，将锂源与镍钴锰氢氧化物前驱体材料进行混合，然后放入混料罐中，混合2-20小时后，在氧气或者干燥空气氛围下400～700℃加热预处理2～10h，然后升温到750～950℃烧结10～30h，自然冷却至室温得到未包覆正极材料；按照Nb：(Ni+Co+Mn)＝2c:1的比例称取铌源，加入分散剂，配成浓度为0.001～0.5mol/L的分散剂混合溶液，将未包覆正极材料放入分散剂混合溶液中，搅拌0.5～5h，然后再在不断搅拌下蒸干，使铌源包覆于正极材料表面得到锂离子正极材料；(3)将步骤(2)处理的锂离子正极材料在干燥空气气氛下于300～700℃加热烧结1～5h，自然冷却到室温，制备出活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料LiNi1-a-bCoaMnbO2·cNb2O5。本专利技术的另一目的是提供上述活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料的制备方法。本专利技术的一种方案是通过如下步骤制备而成，(1)采用液相共沉淀法制备镍钴锰氢氧化物前驱体材料Ni1-a-bCoaMnb(OH)2；(2)以摩尔比计，按照Nb：(Ni+Co+Mn)＝2c:1的比例称取铌源，加入分散剂，配成浓度为0.001～0.5mol/L的分散剂混合溶液，将上述步骤(1)制备的镍钴锰氢氧化物前驱体材料放入所述分散剂混合溶液中，搅拌0.5～5h，然后再在不断搅拌下蒸干，使铌源吸附于镍钴锰氢氧化物前驱体材料表面，得到铌吸附镍钴锰氢氧化物前驱体材料；(3)按照摩尔比计，以锂源与铌吸附镍钴锰氢氧化物前驱体材料的金属离子比为Li：(Ni+Co+Mn)＝1～1.1:1的比例，将经步骤(2)处理得到的铌吸附镍钴锰氢氧化物前驱体材料与锂源进行混合，然后放入混料罐中，混合2～20小时后，在氧气或者干燥空气氛围下400～700℃加热预处理2～10h，再升温到750～950℃烧结10～30h，自然冷却至室温，制备出活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料LiNi1-a-bCoaMnbO2·cNb2O5。本专利技术的另一目的是提供上述活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料的制备方法。本专利技术的另一种方案是通过如下步骤制备而成，(1)采用液相共沉淀法制备镍钴锰氢氧化物前驱体材料Ni1-a-bCoaMnb(OH)2；(2)以摩尔比计，以锂源与镍钴锰氢氧化物前驱体材料的金属离子比为Li：(Ni+Co+Mn)＝1～1.1:1的比例，将锂源与镍钴锰氢氧化物前驱体材料进行混合，然后放入混料罐中，混合2-20小时后，在氧气或者干燥空气氛围下400～700℃加热预处理2～10h，然后升温到750～950℃烧结10～30h，自然冷却至室温得到未包覆正极材料；按照Nb：(Ni+Co+Mn)＝2c:1的比例称取铌源，加入分散剂，配成浓度为0.001～0.5mol/L的分散剂混合溶液，将未包覆正极材料放入分散剂混合溶液中，搅拌0.5～5h，然后再在不断搅拌下蒸干，使铌源包覆于正极材料表面得到锂离子正极材料；(3)将步骤(2)处理的锂离子正极材料在干燥空气气氛下于300～700℃加热烧结1～5h，自然冷却到室温；制备出活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料LiNi1-a-bCoaMnbO2·cNb2O5。进一步的，上述干燥为鼓风干燥、喷雾干燥、冷冻干燥或者真空干燥中的任意一种或几种。进一步的，上述锂源为氟化锂、碳酸锂、醋酸锂、硝酸锂、氢氧化锂中的任意一种或几种。进一步的，上述的铌源为五氧化二铌、三氧化二铌、五氯化铌、草酸铌中的任意一种或几种。进一步的，上述分散剂为乙醇、丙酮、甲醇、丙醇中的任意一种或几种。本专利技术通过有效可行的表面修饰，得到活性氧化物多重改善的锂离子电池三元正极材料。活性氧化物Nb2O5能多重改善三元正极材料：Nb5+掺杂改变材料表面的微观晶体结构，能够促进锂离子的迁移；运用元素Nb2O5性质稳定的特点，表面修饰后的三元正极材料减少材料本身与电解液的直接接触，有效降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料，其特征在于：化学式为：LiNi

【技术特征摘要】
1.一种活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料，其特征在于：化学式为：LiNi1-a-bCoaMnbO2·cNb2O5，其中，a、b、c为摩尔数，0＜a≤0.4，0＜b≤0.4且0＜c≤0.05，Nb2O5为活性氧化物。2.根据权利要求1所述的活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料，其特征在于：通过如下步骤制备而成：(1)采用液相共沉淀法制备镍钴锰氢氧化物前驱体材料Ni1-a-bCoaMnb(OH)2；(2)以摩尔比计，按照Nb：(Ni+Co+Mn)＝2c:1的比例称取铌源，加入分散剂，配成浓度为0.001～0.5mol/L的分散剂混合溶液，将上述步骤(1)制备的镍钴锰氢氧化物前驱体材料放入所述分散剂混合溶液中，搅拌0.5～5h，然后再在不断搅拌下蒸干，使铌源吸附于镍钴锰氢氧化物前驱体材料表面，得到铌吸附镍钴锰氢氧化物前驱体材料；(3)按照摩尔比计，以锂源与铌吸附镍钴锰氢氧化物前驱体材料的金属离子比为Li：(Ni+Co+Mn)＝1～1.1:1的比例，将经步骤(2)处理得到的铌吸附镍钴锰氢氧化物前驱体材料与锂源进行混合，然后放入混料罐中，混合2～20小时后，在氧气或者干燥空气氛围下400～700℃加热预处理2～10h，再升温到750～950℃烧结10～30h，自然冷却至室温，制备出活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料LiNi1-a-bCoaMnbO2·cNb2O5。3.根据权利要求1所述的活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料，其特征在于：通过如下步骤制备而成：(1)采用液相共沉淀法制备镍钴锰氢氧化物前驱体材料Ni1-a-bCoaMnb(OH)2；(2)以摩尔比计，以锂源与镍钴锰氢氧化物前驱体材料的金属离子比为Li：(Ni+Co+Mn)＝1～1.1:1的比例，将锂源与镍钴锰氢氧化物前驱体材料进行混合，然后放入混料罐中，混合2-20小时后，在氧气或者干燥空气氛围下400～700℃加热预处理2～10h，然后升温到750～950℃烧结10～30h，自然冷却至室温得到未包覆正极材料；按照Nb：(Ni+Co+Mn)＝2c:1的比例称取铌源，加入分散剂，配成浓度为0.001～0.5mol/L的分散剂混合溶液，将未包覆正极材料放入分散剂混合溶液中，搅拌0.5～5h，然后再在不断搅拌下蒸干，使铌源包覆于正极材料表面得到锂离子正极材料；(3)将步骤(2)处理的锂离子正极材料在干燥空气气氛下于300～700℃加热烧结1～5h，自然冷却到室温，制备出活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料LiNi1-a-bCoaMnbO2·cNb2O5。4.如权利要求1所述的活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于：通过如下步骤制备而成，(1)采用液相共沉淀法制备镍钴锰氢氧化物前驱体材料Ni1-a-bCoaMnb(OH)2；(2)以摩尔比...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成浩，欧星，熊训辉，
申请(专利权)人：广州朝锂新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44