锂电池复合正极材料的前驱体及复合正极材料的制备方法技术

锂电池复合正极材料的前驱体及复合正极材料的制备方法，复合正极材料的制备方法，其包括如下步骤：提供两种或多种锂电池复合正极材料的前驱体M(OH)2，将所有前驱体按一定比例混合均匀，得到混合前驱体的粉体，该混合前驱体的化学通式为将所得的混合前驱体的粉体与锂源按一定比例混合均匀，在氧气或空气气氛中高温煅烧，经过冷却、研磨、过筛得到复合正极材料将复合正极材料进行改性处理。本发明专利技术的最大优点在于将两种或多种前驱体按照一定比例混合均匀后进行烧结的制备方式，制备工艺较为简单易操作，与常用的正极材料改性处理相比，成本较低，有利于规模化生产。本发明专利技术还提供所述锂电池复合正极材料的前驱体的制备方法。制备方法。

【技术实现步骤摘要】
锂电池复合正极材料的前驱体及复合正极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池
，特别是锂电池复合正极材料的前驱体及复合正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着技术的进步以及新国标的推动下，锂电池凭借着环保、使用寿命长、质量相对较轻等优势，在电动自行车领域、电动汽车、电动工具、3C数码产品等领域的应用愈发广泛。高工产研锂电研究所(GGII)调研数据显示，2020年中国正极材料的出货量达到51万吨，镍钴锰酸锂三元材料与磷酸铁锂市场占比排名前二。
[0003]随着原材料钴价格的波动，镍钴锰酸锂三元材料锂电池对钴的依赖带来了恶劣的环境和可持续性问题。因此，开发新的无钴且具有成本效益的正极材料成为一种研发趋势。当然，可以理解的是，该正极材料还应具有与高镍三元材料类似或更好的电化学特性。另外，与磷酸铁锂相比，镍钴锰酸锂三元材料具有较高的能量密度，但镍含量的提高，会对电池的循环性能、倍率性以及热稳定性产生不利影响。因此，为了减少这些不利影响，常用的方法是对正极材料的表面进行包覆改性或结构掺杂改性等。但是由于改性成本比较高，目前离规模化生产与最终的工业化应用还有很远的距离。
[0004]CN104218234B公开了一种高循环性能的锂离子电池复合正极材料及其制备方法。其将LiNi1‑
m
‑
n
Co
m
Al
n
O2和LiNi
a
Co1‑
a
‑
b
Mnl
b
O2两种活性物质按一定的比例混合均匀，经煅烧后冷却、粉碎、过筛或者经表面处理后煅烧、冷却、粉碎、过筛得到复合正极材料。该复合材料的比容量相对于镍钴锰酸锂有了大幅度的提高，同时循环性能、热稳定性及安全性能相对于镍钴铝酸锂有所提高。但是，将两种活性物质混合均匀后烧结的方式，材料结构稳定性较低，在电池制作工艺过程中可能会破坏材料之间的融合，且一次混合存在混合不均匀的可能性，从而影响材料的整体导电性能。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种锂电池复合正极材料的前驱体及复合正极材料的制备方法，以克服现有技术的不足，具体地，其采用两种或多种前驱体按一定比例进行混合烧结得到复合正极材料，同时对复合正极材料进行改性处理以提高材料的循环性能、倍率性能及热稳定性。
[0006]锂电池复合正极材料的前驱体的制备方法，其包括如下步骤：
[0007]提供含有金属或非金属元素M的可溶性盐与去离子水，并将所述含有金属或非金属元素M的可溶性盐按照预定的摩尔比溶于一定量的所述去离子水中，配置得到混合盐溶液；
[0008]提供NaOH、氨水、以及去离子水，并将该NaOH和氨水溶解在所述去离子水中配置成混合碱溶液；
[0009]提供去离子水，将所述混合盐溶液与混合碱溶液以一定速度加入该去离子水中，
并调节pH值于9～12，反应一段时间后，经过过滤、洗涤和干燥得到前驱体M(OH)2，M为金属元素、稀土元素、以及非金属元素中的五种及以下的任意组合。
[0010]进一步地，所述金属元素为镍、钴、铝、锰、钠、锂、钾、钡、铁、钙、铜、锌、钛、镁、锆、锶、铬、锡、锑、钨、铌、钼、钒、钯、铋、铯、铪、钽、钋、镓、铟、铊中的一种。
[0011]进一步地，所述稀土元素为镧系元素以及、钇、钪中的一种。
[0012]进一步地，所述非金属元素为硫、硼、硅、砷、磷、硒、碲、氟、碘、砹中的一种。
[0013]进一步地，含有金属或非金属元素M的可溶性盐为硝酸盐、甲酸盐、乙酸盐、硫酸盐、磷酸盐和氯化盐中的一种或几种。
[0014]进一步地，所述含有金属或非金属元素M的可溶性盐以其含有的金属或非金属元素计的总和的摩尔比为任意比。
[0015]进一步地，所述的混合碱溶液中NaOH与氨水的摩尔比为1:1。
[0016]复合正极材料的制备方法，其包括如下步骤：
[0017]提供两种或多种如权利要求1至7任一项所述的锂电池复合正极材料的前驱体的制备方法所制备的前驱体M(OH)2，每一种前驱体与其他前驱体相比至少有一个元素的成分不同或者至少有一个元素成分的摩尔比例不同；
[0018]将所有前驱体按一定比例混合均匀，得到混合前驱体的粉体，该混合前驱体的化学通式为其中0≤n≤1,且2≤x≤100，x为整数；
[0019]将所得的混合前驱体的粉体与锂源按一定比例混合均匀，在氧气或空气气氛中高温煅烧，经过冷却、研磨、过筛得到复合正极材料其中0≤n≤1,且2≤x≤100，x为整数，0.9≤a≤1.8；
[0020]将复合正极材料进行改性处理。
[0021]进一步地，两种或多种所述前驱体的含量比为任意比。
[0022]进一步地，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、氯化锂和硫酸锂中的一种或几种，所述锂源以锂元素计的总和与混合前驱体以其含有的金属计的总和的摩尔比为0.9～1.80:1。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的最大优点和有益效果如下：
[0024](1)将两种或多种前驱体按照一定比例混合均匀后进行烧结的制备方式，制备工艺较为简单易操作，与常用的正极材料改性处理相比，成本较低，有利于规模化生产。
[0025](2)将两种或多种前驱体按照一定比例混合均匀后进行烧结的制备方式，形成的复合正极材料具有协同效应，即该复合正极材料包含的各种正极组分材料调配在一起形成的复合正极材料所表现出来的性能优于各种正极组分材料其单独存在时的性能。同时还改善了某种或几种正极材料的性能，因为通过将两种或多种前驱体混合后高温烧结，使复合正极材料中的各种组分材料晶粒产生融合，从而使得组份材料中具有良好层状结构的晶体，且该具有良好层状结构的晶体与其他团聚晶体融合即可改善复合正极材料的结构稳定性和导电性，从而提高电池的电化学性能。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提供的锂离子复合正极材料的前驱体的制备方法的流程图。
[0027]图2为本专利技术提供的复合正极材料的制备方法的流程图。
[0028]图3为本专利技术提供的实施例一的复合正极材料的充放电时的比容量
‑
电压图。
[0029]图4为本专利技术提供的实施例一的复合正极材料的循环性能图。
具体实施方式
[0030]以下对本专利技术的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本专利技术实施例的说明并不用于限定本专利技术的保护范围。
[0031]如图1所示，其为本专利技术提供的锂离子复合正极材料的前驱体的制备方法的流程图。所述锂离子复合正极材料的前驱体的制备方法包括如下步骤：
[0032]STEP101：提供含有金属或非金属元素M的可溶性盐与去离子水，并将所述含有金属或非金属元素M的可溶性盐按照预定的摩尔比溶于一定量的所述去离子水中，配置得到混合盐溶液；
[0033]STEP102：提供NaOH、氨水、以及去离子水，并将该NaOH和氨水溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.锂电池复合正极材料的前驱体的制备方法，其包括如下步骤：提供含有金属或非金属元素M的可溶性盐与去离子水，并将所述含有金属或非金属元素M的可溶性盐按照预定的摩尔比溶于一定量的所述去离子水中，配置得到混合盐溶液；提供NaOH、氨水、以及去离子水，并将该NaOH和氨水溶解在所述去离子水中配置成混合碱溶液；提供去离子水，将所述混合盐溶液与混合碱溶液以一定速度加入该去离子水中，并调节pH值于9～12，反应一段时间后，经过过滤、洗涤和干燥得到前驱体M(OH)2，M为金属元素、稀土元素、以及非金属元素中的五种及以下的任意组合。2.如权利要求1所述的锂电池复合正极材料的前驱体的制备方法，其特征在于：所述金属元素为镍、钴、铝、锰、钠、锂、钾、钡、铁、钙、铜、锌、钛、镁、锆、锶、铬、锡、锑、钨、铌、钼、钒、钯、铋、铯、铪、钽、钋、镓、铟、铊中的一种。3.如权利要求1所述的锂电池复合正极材料的前驱体的制备方法，其特征在于：所述稀土元素为镧系元素以及、钇、钪中的一种。4.如权利要求1所述的锂电池复合正极材料的前驱体的制备方法，其特征在于：所述非金属元素为硫、硼、硅、砷、磷、硒、碲、氟、碘、砹中的一种。5.如权利要求1所述的锂电池复合正极材料的前驱体的制备方法，其特征在于：含有金属或非金属元素M的可溶性盐为硝酸盐、甲酸盐、乙酸盐、硫酸盐、磷酸盐和氯化盐中的一种或几种。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨张萍，韩珽，陈英，
申请(专利权)人：浙江美达瑞新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：