The invention discloses a novel lithium ion battery anode material and a preparation method. The average composition of the material is as follows: Li0.6+deldelta NixCoyMnzO 2.E_, 0 [delta]NixCoyMnzO 2.E_], 0 [[Delta]][[0]][[[deldelta]]]]][NixCoyMnzMnzMnzMnzO O 2]]]]E_E_, 0 [[deldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldeldelx [[0] x [[x]One of V, Mg, B, Al Among them, the content of dopant E increases continuously from the core to the surface and enriches in the surface layer. The invention can effectively improve the cycle life and safety of high nickel material by controlling the content of each element and the rational distribution of gradient dopants in the material. The preparation process of the material is simple, continuous and controllable, and the cost is low.
【技术实现步骤摘要】
一种新型锂离子电池正极材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
,特别是涉及一种新型锂离子电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
目前电动车发展迅猛,与钴酸锂LiCoO2、尖晶石锰酸锂LiMn2O4及磷酸亚铁锂LiFePO4等三种材料相比,商用锂离子电池正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2的可逆容量随着材料中Ni元素含量的增加而增大,即高镍材料可提供更高的比容量及比能量,已成为电动车用的首选材料。根据三元材料的特性,Ni含量提高到x=0.80时,材料的可逆容量可达190mAh·g-1以上,而当x<0.5时,材料的安全性高但容量略低,总之材料的高容量特性、倍率性能、循环性能与安全性能等不能同时满足要求。如何在高容量、高倍率材料的基础上,提高其循环性能与安全性,成为亟待解决的关键问题之一。高镍三元材料,可提供高容量及高倍率,但该材料容量衰减较快,其主要原因:(1)在电池进行循环测试时,存在多次相变的高镍材料,其晶体结构出现的不可逆相变导致晶体结构坍塌,阻碍锂离子正常嵌入脱出,使电池阻抗增加,寿命降低;(2)正极材料内部锂离子分布不均匀及Li/Ni混排现象,致使材料的晶体结构不够稳定,引发材料内部的过充放电问题,从而影响材料的循环寿命;(3)充电态的高镍三元材料表面存在Ni4+,导致电解液氧化并产气,进而影响材料的综合性能。如何改善正极材料的晶体结构及界面稳定性,改善正极材料的倍率性能、循环性能及安全性能,现有的技术手段主要分为以下三种:表面包覆、体相掺杂,以及控制粒径等。中国专利CN103265071B制备出一种Li2ZrO3材料,该材料具有电化学 ...
【技术保护点】
1.一种新型锂离子电池正极材料,其特征在于平均组成如式:Li0.6+δNixCoyMnzO2·Eη,0≤δ≤0.6,0.6≤x≤1,0≤y≤0.4,0≤z≤0.4,0≤η≤0.1,E为Li2‑kMO3‑k/2,0≤k≤1.8,其中M为La、Cr、Mo、Ca、Fe、Hf、Zr、Zn、Ti、Y、Zr、W、Nb、Sm、V、Mg、B、Al中的一种或多种,所述正极材料中掺杂物E的含量从颗粒核心到表面逐渐增大,并在表层富集。
【技术特征摘要】
1.一种新型锂离子电池正极材料,其特征在于平均组成如式:Li0.6+δNixCoyMnzO2·Eη,0≤δ≤0.6,0.6≤x≤1,0≤y≤0.4,0≤z≤0.4,0≤η≤0.1,E为Li2-kMO3-k/2,0≤k≤1.8,其中M为La、Cr、Mo、Ca、Fe、Hf、Zr、Zn、Ti、Y、Zr、W、Nb、Sm、V、Mg、B、Al中的一种或多种,所述正极材料中掺杂物E的含量从颗粒核心到表面逐渐增大,并在表层富集。2.一种新型锂离子电池正极材料的制备方法,用于制备根据权利要求1所述的新型锂离子电池正极材料,其特征在于包括以下步骤:(1)采用Ni、Co、Mn过渡金属可溶盐为原料,按照一定比例配制过渡金属盐混合溶液,加入原料罐,并通过外加不同浓度的过渡金属盐溶液,调整正极材料中各过渡金属离子的比例;(2)采用两个或多个不同浓度的Li2ZrO3溶胶分罐,将低浓度的Li2ZrO3溶胶加入掺杂物总罐,通过控制Li2ZrO3溶胶的流速及掺杂物总罐中液体的体积对掺杂物总罐中的掺杂物进行调控,进而控制材料中的Li2ZrO3元素含量逐渐增大,并当反应进行到最后时,停止过渡金属盐溶液的加入,并停止掺杂物总罐中的浓度变化,再反应一段时间,达到表层富集的效果;(3)将原料罐中溶液、掺杂物总罐中溶液、沉淀剂和络合剂,以并流的方式连续加入反应器中,控制掺杂物含量呈逐渐增大的趋势;在通入惰性气体条件下,控制反应器温度为30~70℃,pH值8.0~12.5,连续反应时间为5~40h;(4)将步骤(3)得到的产物取出,水洗、固液分离后,进行烘干处理,得到前驱体;(5)将前驱体与一定化学计量比的锂源材料进行混合,放入气氛烧结炉中进行烧结,温度控制在300~900℃,时间为5~40h,对烧结产物进行筛分处理,得到新型锂离子电...
【专利技术属性】
技术研发人员:王竞鹏,张学全,李文慧,段宇豪,刘亚飞,陈彦彬,
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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