一种高性能复合二元正极材料及其制备方法和锂离子电池技术

技术编号:24291817 阅读:45 留言:0更新日期:2020-05-26 20:40
本发明专利技术提供了一种高性能复合二元正极材料及其制备方法和锂离子电池。所述复合二元正极材料包括二元镍铝酸锂材料和包覆在所述二元镍铝酸锂材料表面的包覆层,所述包覆层主要由含铝化合物和硫化锂组成。所述制备方法包括:1)将镍的氢氧化物与铝源混合,进行第一次烧结,得到掺杂铝元素的镍氧化物;2)将掺杂铝元素的镍氧化物与锂源混合,在氧化性气氛下进行第二次烧结,得到二元镍铝酸锂材料;3)将二元镍铝酸锂材料与铝源混合并在硫化氢气氛下进行第三次烧结,得到所述复合二元正极材料。本发明专利技术提供的复合二元正极材料实现了无钴化,其容量可达215mAh/g以上,循环性能为0.5C/1C循环50周容量保持率可达95%以上。

A high performance composite binary anode material and its preparation method and lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种高性能复合二元正极材料及其制备方法和锂离子电池
本专利技术属于储能材料
,涉及一种二元正极材料,尤其涉及一种高性能复合二元正极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
高镍三元正极材料(LiNixM1-xO2,0.8≤x<1.0,M为Co、Mn和Al中一种或几种)由于其较高的能量密度而倍受关注,但钴元素高昂的价格限制了高镍三元正极材料的发展和应用,现阶段研究人员在提高镍含量的同时降低钴元素的含量,降低材料的成本,走无钴化路线。CN104934596A公开了一种镍铝二元正极材料的制备方法,包括以下步骤:将锂、镍、铝可溶性盐按一定比例溶解于水/有机溶剂中,加入二氧化钛分子筛及氨水、碳酸氢铵和聚乙二醇的混合水溶液,机械搅拌,洗涤干燥,煅烧,煅烧产物用质量分数为1~5%的氢氧化钠溶液洗涤,干燥后获得有序介孔结构的镍铝酸锂正极材料。以此方法合成的镍铝酸锂二元正极材料具有所用二氧化钛分子筛模板的有序介孔结构,其特有的有序介孔结构有利于煅烧时锂离子的扩散,电解液更好的浸润及锂离子的嵌入和脱出,但是该方法制备的镍铝二元正极材料振实较低,极片辊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合二元正极材料,其特征在于,所述复合二元正极材料包括二元镍铝酸锂材料和包覆在所述二元镍铝酸锂材料表面的包覆层,所述包覆层主要由含铝化合物和硫化锂组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合二元正极材料,其特征在于,所述复合二元正极材料包括二元镍铝酸锂材料和包覆在所述二元镍铝酸锂材料表面的包覆层,所述包覆层主要由含铝化合物和硫化锂组成。


2.根据权利要求1所述的复合二元正极材料,其特征在于,所述二元镍铝酸锂材料为LiNixAl1-xO2,其中0.8≤x<1.0;
优选地,所述二元镍铝酸锂材料的中值粒径为3μm~50μm。


3.根据权利要求1或2所述的复合二元正极材料,其特征在于,所述含铝化合物包括氧化铝和/或铝盐,优选为氧化铝;
优选地,所述包覆层的厚度为0.1nm~100nm,优选为0.1nm~50nm,进一步优选为1nm~20nm;
优选地,所述包覆层中的铝元素相对于二元镍铝酸锂材料的包覆量为200ppm~12000ppm,优选为500ppm~4000ppm,进一步优选为1000ppm~3000ppm;
优选地,所述包覆层中硫化锂相对于二元镍铝酸锂材料的包覆量为0~5wt%且不包括0,优选为0~3wt%且不包括0,进一步优选为0.1wt%~2wt%。


4.一种如权利要求1-3任一项所述的复合二元正极材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)将镍的氢氧化物与铝源混合,进行第一次烧结,得到掺杂铝元素的镍氧化物;
(2)将步骤(1)所述掺杂铝元素的镍氧化物与锂源混合,在氧化性气氛下进行第二次烧结,得到二元镍铝酸锂材料;
(3)将步骤(2)所述二元镍铝酸锂材料与铝源混合并在硫化氢气氛下进行第三次烧结,得到所述复合二元正极材料。


5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述镍的氢氧化物为Ni(OH)2;
优选地,步骤(1)中,所述铝源包括氧化铝、氢氧化铝或铝盐中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述铝盐包括氯化铝、硫酸铝、碳酸铝或异丙醇铝中的任意一种或至少两种的组合,优选为异丙醇铝;
优选地,步骤(1)中,所述铝源中的铝元素与镍的氢氧化物中的镍元素的摩尔比为0~0.25且不包括0,优选为0.01~0.25,进一步优选为0.02~0.2;
优选地,步骤(1)中,所述第一次烧结的温度为300℃~1000℃,优选为300℃~800℃,进一步优选为400℃~600℃;
优选地,步骤(1)中,所述第一次烧结的时间为2h~24h,优选为2h~12h,进一步优选为3h~8h;
优选地,步骤(1)中,所述掺杂铝元素的镍氧化物为NixAl1-xO,其中0.8≤x<1。


6.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于,步...

【专利技术属性】
技术研发人员:李旭罗亮吴小珍杨顺毅黄友元杨才德
申请(专利权)人:深圳市贝特瑞纳米科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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