活性材料及其制备方法、锂离子电池技术

本申请公开了一种活性材料及其制备方锂离子电池，制备方法包括：制备三元前驱体；将所述三元前驱体、锂源、锆源、镧源混合，进行一次材料烧结，得到三元一次材料；将所述三元一次材料与铝源混合，进行二次材料烧结，得到三元二次材料。本申请提供的制备方法，将三元前驱体先进行Zr、La一次掺杂，然后将Al作为包覆剂进行包覆，如此得到的活性材料，如此得到的活性材料既提高了材料本身内部晶体框架的稳定性，在包覆后又提高了材料的外部稳定性，因此能够获得较好的循环性能、较高的容量保持率及更好的热稳定性。

【技术实现步骤摘要】
活性材料及其制备方法、锂离子电池
本申请涉及储能器件
，特别是一种活性材料及其制备方法、锂离子电池。
技术介绍
随着当前对电池需求的发展，锂离子电池作为近十年来发展最好的一种新型电源，由于其具有电压高、能量密度高、循环性能优越等特点，因此，迅速推动电动交通工具的发展，同时也促进社会各处对锂离子电池的大幅度需求。现有技术中，三元正极材料Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2和Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2作为锂离子电池正极活性材料，具有价格低、放电比容量高、循环稳定等特点，此外，三种元素之间具有良好的协同效应，因此受到了广泛的应用。然而，现有的三元材料存在着循环性能不佳，容量保持率低，热稳定性差等缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种活性材料及其制备方法、锂离子电池，以提高三元材料的循环性能、容量保持率以及热稳定性等性能。为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：本申请的第一方面提供了一种活性材料的制备方法，包括：制备三元前驱体；将所述三元前驱体、锂源、锆源、镧源混合，进行一次材料烧结，得到三元一次材料；将所述三元一次材料与铝源混合，进行二次材料烧结，得到三元二次材料。可选地，所述制备三元前驱体具体为：采用氢氧化物共沉淀法制备所述三元前驱体，所述三元前驱体为(NixCoyMnz)(OH)2，其中，x≥0.6，y≤0.2，z≤0.3。可选地，所述锂源选自碳酸锂和氢氧化锂中的一种或者两种的混合物；和/或，所述锆源选自ZrO2、ZrSiO4、ZrCl4中的一种或者几种的混合物；和/或，所述镧源选自La2O3；和/或，所述铝源选自C9H21AlO3、Al2O3、Al(OH)3中的一种或者几种的混合物。可选地，所述将所述三元前驱体、锂源、锆源、镧源混合，具体按照下述方式进行混合：所述锂源与所述三元前驱体的摩尔比为1～1.0；所述锆源为所述三元前驱体与所述锂源总重量的0.01％～10％；所述镧源为所述三元前驱体与所述锂源总重量的0.01％～10％。可选地，所述进行一次材料烧结，得到三元一次材料，具体为：以第一烧结温度烧结第一时间；以第二烧结温度烧结第二时间，得到一次烧结材料；对所述一次烧结材料进行冷却和粉碎，得到所述三元一次材料；其中，所述第一烧结温度为300℃～600℃；所述第一时间为1小时～6小时；所述第二烧结温度为760℃～900℃；所述第二时间为6小时～12小时；所述第一烧结温度的升温速率与所述第二烧结温度的升温速率为5℃/min～20℃/min。可选地，所述将所述三元一次材料与铝源混合具体按照所述铝源为所述三元一次材料重量的0.01％～10％的方式混合。可选地，所述三元一次材料与铝源混合的混合方式为超声辅助干法混合方式。可选地，所述进行二次材料烧结，得到三元二次材料，具体为：以第三烧结温度烧结第三时间；以第四烧结温度烧结第四时间，得到二次烧结材料；对所述二次烧结材料进行冷却和粉碎，得到所述三元二次材料；其中，所述第三烧结温度为100℃～400℃；所述第三时间为1小时～6小时；所述第四烧结温度为660℃～820℃；所述第四时间为5小时～11小时；所述第三烧结温度的升温速率与所述第四烧结温度的升温速率为5℃/min～20℃/min。本申请的第二方面提供了一种活性材料，由上述任一项所述的制备方法制备形成。本申请的第三方面提供了一种锂离子电池，包括如上所述的活性材料。本申请提供的制备方法，将三元前驱体先进行Zr、La一次掺杂，然后将Al作为包覆剂进行包覆，如此得到的活性材料，如此得到的活性材料既提高了材料本身内部晶体框架的稳定性，在包覆后又提高了材料的外部稳定性，因此能够获得较好的循环性能、较高的容量保持率及更好的热稳定性。附图说明通过以下参照附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1示出采用第一实施例制备的活性材料制备的电池的循环次数-放电比容量循环图；图2示出采用第二实施例制备的活性材料制备的电池的循环次数-放电比容量循环图；图3示出通过干法球磨进行铝源分散的分散情况；图4示出通过超声辅助干法混合方式进行铝源分散的分散情况。具体实施方式以下基于实施例对本申请进行描述，但是本申请并不仅仅限于这些实施例。在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本申请的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请提供了一种活性材料的制备方法，包括：S10：制备三元前驱体；S20：将三元前驱体、锂源、锆(Zr)源、镧(La)源混合，进行一次材料烧结，得到三元一次材料；S30：将三元一次材料与铝(Al)源混合，进行二次材料烧结，得到三元二次材料，即活性材料。上述活性材料的制备方法，首先制备三元前驱体，将三元前驱体先进行Zr、La一次掺杂，然后通过Al作为包覆剂进行包覆，如此得到的活性材料，既提高了材料本身内部晶体框架的稳定性，同时在包覆后又提高了材料的外部稳定性，因此能够获得较好的循环性能、较高的容量保持率以及更好的热稳定性。上述S10制备三元前驱体具体采用氢氧化物共沉淀法制备三元前驱体，得到的三元前驱体为(NixCoyMnz)(OH)2，其中，x≥0.6，y≤0.2，z≤0.3，如(Ni0.6Co0.2Mn0.2)(OH)2三元前驱体、(Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH)2三元前驱体。这种三元前驱体的制备方法简单，易于工业生产。具体地，锂源选自碳酸锂和氢氧化锂中的一种或者两种的混合物；锆源选自ZrO2、ZrSiO4、ZrCl4中的一种或者几种的混合物；镧源选自La2O3；铝源选自C9H21AlO3、Al2O3、Al(OH)3中的一种或者几种的混合物。采用这些原料，取材方便，且制备的活性材料的循环性能好、比容量比较高。其中，S20中将三元前驱体、锂源、锆源、镧源混合具体可以按照下述方式进行混合：锂源与三元前驱体的摩尔比为1～1.10，如1、1.04、1.06、1.09、1.10等；锆源为三元前驱体与锂源总重量的0.01％～10％，如0.01％、0.06％、0.1％、0.5％、0.6％、3％、5％、8％、10％等；所述镧源为所述三元前驱体与所述锂源总重量的0.01％～10％，如0.01％、0.03％、0.05％、0.06％、0.08％、0.1％、0.5％、1.0％、5％、8％、10％等。具体地，可以先按照锂源与三元前驱体的摩尔比为1～1.10将三元前驱体与锂源加入到混料装置中，然后按照三元前驱体与锂源总重量的0.01％～10％加入锆源，再按照三元前驱体与锂源总重量的0.01％～10％加入镧源，之后再进行混合，可以通过高速混料机进行混合，直至混合均匀，形成一次混合物，再进行烧结。S20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活性材料的制备方法，其特征在于，包括：制备三元前驱体；将所述三元前驱体、锂源、锆源、镧源混合，进行一次材料烧结，得到三元一次材料；将所述三元一次材料与铝源混合，进行二次材料烧结，得到三元二次材料。

【技术特征摘要】
1.一种活性材料的制备方法，其特征在于，包括：制备三元前驱体；将所述三元前驱体、锂源、锆源、镧源混合，进行一次材料烧结，得到三元一次材料；将所述三元一次材料与铝源混合，进行二次材料烧结，得到三元二次材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备三元前驱体具体为：采用氢氧化物共沉淀法制备所述三元前驱体，所述三元前驱体为(NixCoyMnz)(OH)2，其中，x≥0.6，y≤0.2，z≤0.3。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源选自碳酸锂和氢氧化锂中的一种或者两种的混合物；和/或，所述锆源选自ZrO2、ZrSiO4、ZrCl4中的一种或者几种的混合物；和/或，所述镧源选自La2O3；和/或，所述铝源选自C9H21AlO3、Al2O3、Al(OH)3中的一种或者几种的混合物。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述三元前驱体、锂源、锆源、镧源混合，具体按照下述方式进行混合：所述锂源与所述三元前驱体的摩尔比为1～1.10；所述锆源为所述三元前驱体与所述锂源总重量的0.01％～10％；所述镧源为所述三元前驱体与所述锂源总重量的0.01％～10％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述进行一次材料烧结，得到三元一次材料，具体为：以第一烧结温度烧结第一时间；以第二烧结温度烧结第二时间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨龙奎，王金全，邢红霞，周东飞，马书良，
申请(专利权)人：北方奥钛纳米技术有限公司，银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13