The invention discloses a novel high voltage lithium cobalt oxide material and a preparation method, belonging to the field of cathode materials for lithium ion batteries. The material has a core-shell structure with gradient Ni-Mn doped lithium cobalt particles in the core and a rare earth doped spinel LiNi0.5Mn1.5O4 coating in situ. The invention also relates to the preparation method of the material. The gradient doped core and in-situ coated lithium cobalt oxide material can be obtained by one sintering process. The process is simple and the operation process is controllable. The prepared lithium cobalt oxide material has better structural stability, higher discharge capacity and excellent cycle performance under high voltage.
【技术实现步骤摘要】
一种高电压钴酸锂正极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池正极材料
,具体涉及一种高电压钴酸锂正极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池凭借自放电小、能量密度高、无记忆效应等优势,广泛应用于移动电子设备、电动工具及电动汽车等多个领域。锂离子电池的性能主要由正极材料的优劣决定,目前钴酸锂是市场上应用最为广泛的正极材料之一。随着科技的不断进步,市场对钴酸锂的容量、循环和安全性能提出了更高的要求,即耐更高电压的钴酸锂材料。而钴酸锂在较高电压下随着更多的锂离子从晶格中脱出会引起结构的不稳定,加速与电解液的反应,造成内部结构坍塌,影响高电压钴酸锂的使用寿命。专利CN102583585A通过掺杂Mg、Al、Ti等惰性元素制备钴酸锂,提高了钴酸锂结构的稳定性,但惰性元素的使用导致材料容量倍率性能下降。专利CN10391561A则是通过包覆Mg、Al等改善钴酸锂颗粒的循环和高温存储性能,同样Mg、Al等惰性元素的使用会带来容量的降低及倍率等性能的劣化。为了克服上述问题且实现高比能量,本专利技术提出一种高电压钴酸锂正极材料。相对于传统钴酸锂,本专利技术具有以下优势:1、本专利技术提供的锂离子电池正极材料采用镍锰二元活性物质进行掺杂,稳定内部结构的同时有效避免了惰性元素带来的容量损失。2、本专利技术提供的锂离子电池正极材料的制备方法,实现了正极材料的镍锰元素含量从颗粒核心到表面逐渐递增,核心具有较低的镍锰含量,可实现正极材料对于高比容量的需求,同时由于镍锰在颗粒表面的含量相对较高,材料颗粒表面包覆层与基体结合相对稳定。3、本专利技术提供的锂离子电池正极材料,材料表 ...
【技术保护点】
1.一种高电压钴酸锂正极材料,其特征在于包括具有梯度镍锰掺杂的颗粒内核和具有尖晶石结构的Li(Ni0.5Mn1.5)1‑nAnO4包覆层,所述正极材料的平均组成化学式为Li1+xCo1‑m[(Ni0.5Mn1.5)1‑nAn]mO2±z,其中,‑0.1≤x≤0.1,0≤m≤0.1,0≤n≤0.1,‑0.1
【技术特征摘要】
1.一种高电压钴酸锂正极材料,其特征在于包括具有梯度镍锰掺杂的颗粒内核和具有尖晶石结构的Li(Ni0.5Mn1.5)1-nAnO4包覆层,所述正极材料的平均组成化学式为Li1+xCo1-m[(Ni0.5Mn1.5)1-nAn]mO2±z,其中,-0.1≤x≤0.1,0≤m≤0.1,0≤n≤0.1,-0.1<z≤0.1;A为La、Y、Sc、Nd、Sm、Gd、Ce、Pr、Tm、Lu中的一种或者几种。2.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料,其特征在于所述颗粒内核的镍锰含量从核心到表面逐渐增加,且镍锰摩尔比为Ni:Mn=1:3。3.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料,其特征在于所述包覆层的重量占正极材料总重量的0.1%~10%。4.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂正极材料,其特征在于所述正极材料的D50为3μm~25μm,优选5~18μm。5.根据权利要求3所述的高电压钴酸锂正极材料,其特征在于所述包覆层的重量占正极材料总重量的2%~5%。6.一种高电压钴酸锂正极材料的制备方法,包括以下步骤:(1)按照一定比例分别制备钴盐溶液、镍锰二元盐溶液(Ni:Mn=1:3)、稀土盐溶液和碳酸盐溶液,其中钴盐溶液放入带有搅拌装置的容器中;沉淀反应过程中,将镍锰二元盐溶液按一定流速逐渐加入到钴盐溶液中,搅拌得到混合盐溶液;同时,混合盐溶液和碳酸盐溶液分别按一定流速并流进入反应釜中进行沉淀反应,然后过滤、洗涤、煅烧,得到前驱体产物;整个...
【专利技术属性】
技术研发人员:李栋梁,刘亚飞,陈彦彬,岳鹏,陈宝海,
申请(专利权)人:北京当升材料科技股份有限公司,
类型:发明
国别省市:北京,11
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