一种组合物、正极材料及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种组合物，该组合物的核的化学式为Ni

【技术实现步骤摘要】
一种组合物、正极材料及锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，尤其是涉及一种组合物、正极材料及锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的推广，动力型锂离子电池得到了极大的发展，同时针对新能源汽车对续航里程的高要求，对其能量密度、高循环性能及高安全性能也有较高的要求。组合物是锂离子电池的关键材料之一，也是阻碍锂离子电池能量密度的关键因素。
[0003]目前，国内外三元正极材料厂家所生产的材料多为细小晶粒团聚而成的二次颗粒。然而，二次球形颗粒存在一些亟待解决的问题：(1)二次球结构使得材料结构牢固性差，在电极制备过程中，在使用较高压力进行压实时，二次球易破碎，从而导致材料内部颗粒裸露，与电解液的副反应加剧，金属离子溶出，电化学性能下降；(2)组成二次球的一次颗粒的粒径小，且结构缺陷多，在高电压充分条件下易发生结构坍塌；(3)二次球颗粒内部难以进行结构修饰，充放电过程中界面副反应难以抑制；(4)二次球颗粒容易导致气涨等问题。
[0004]研究发现，单晶形貌的正极材料相比于传统二次球结构三元正极材料，不仅具有高电压下更高的比容量和循环稳定性，同时可以有效改善材料的高温性能，胀气等方面的问题，同时，单晶正极材料还具有以下优点：(1)机械强度高，电极压实过程中不容易破碎，压实密度可以达到3.8g/cm3～4.0g/cm3，较高的压实密度可减小材料内阻，减小极化损失，延长电池循环寿命，提高电池能量密度；(2)特殊的一次单晶粒子形貌，比表面积低，有效地减少了材料与电解液之间的副反应；(3)单晶颗粒表面光滑，与导电剂的接触更为充分，有利于锂离子的传输。因此，单晶正极材料的研究将成为锂离子电池材料的研究新方向。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的实施例提供一种组合物、正极材料及锂离子电池。
[0006]本专利技术第一方面提供一种组合物，所述组合物具有核壳结构，所述核的化学式为Ni
1-x-y-z
Co
x
M1
y
M3
z
(OH)2或Ni
1-x-y-z
Co
x
M1
y
M3
z
CO3，所述壳的化学式为Ni
1-m-n
Co
m
M2
n
CO3或Ni
1-m-n
Co
m
M2
n
(OH)2；所述M1和M2分别独立地选自Mn和/或Al；所述M选自碱金属元素、碱土金属元素、第IIIA族元素、第IVA族元素、过渡金属及稀土元素中的一种或多种；所述M3独立地选自碱金属元素、碱土金属元素、第IIIA族元素、第IVA族元素、过渡金属及稀土元素中的一种或多种；
[0007]其中，x、y、z、m、n为摩尔分数，x>0，0.01≤y≤0.10，0≤z≤0.02，0.60≤1-x-y-z≤0.96，m>0，0.2≤n≤0.4，0.30≤1-m-n≤0.70。
[0008]本专利技术第二方面提供所述组合物的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1、核前驱体制备：配制Ni源化合物、Co源化合物、M1源化合物和M3源化合物的第一混合水溶液，将所述第一混合水溶液、碳酸盐溶液、氨水进行混合，在碱性条件下，反应得到核前驱体Ni
1-x-y-z
Co
x
M1
y
M3
z
CO3；其中，M1选自Mn和/或Al；M3选自Mg、Zr、Al、Sc、Ti、W、Sr、Nb、Si、Y、La、Ta、Cs、Ce、Ga、Sn、Er、V、Sm、Mo中的至少一种；x、y、z为摩尔分数，x>0，0.01≤y
≤0.10，0≤z≤0.02，0.60≤1-x-y-z≤0.96；
[0010]步骤2、壳前驱体制备：配制Ni源化合物、Co源化合物和M2源化合物的第二混合水溶液，与所述核前驱体Ni
1-x-y-z
Co
x
M1
y
M3
z
CO3、氨水和NaOH溶液混合，在所述核前驱体表面沉淀壳前驱体Ni
1-m-n
Co
m
M2
n
(OH)2，得到具有核壳结构的前驱体；其中，所述M2选自Mn和/或Al；m、n为摩尔分数，m>0，0.2≤n≤0.4，0.30≤1-m-n≤0.70。
[0011]本专利技术第三方面提供一种采用如上所述制备方法制备得到的组合物与锂盐混合后烧结得到的正极材料。
[0012]本专利技术第四方面提供一种锂离子电池，包含如上所述的正极材料。
[0013]下面结合实施例对本专利技术的组合物进行详细的说明。
[0014]一方面，本专利技术提供一种组合物，该组合物核的化学式为Ni
1-x-y-z
Co
x
M1
y
M3
z
(OH)2或Ni
1-x-y-z
Co
x
M1
y
M3
z
CO3，所述壳的化学式为Ni
1-m-n
Co
m
M2
n
CO3或Ni
1-m-n
Co
m
M2
n
(OH)2；其中，所述M1和M2分别独立地选自Mn和/或Al；所述M选自碱金属元素、碱土金属元素、第IIIA族元素、第IVA族元素、过渡金属及稀土元素中的一种或多种。
[0015]作为一种实施方式，M1选自Mn和Al，M2选自Mn；核的化学式为Ni
1-x-y-z
Co
x
Al
1-y
Mn
y
M3
z
(OH)2或Ni
1-x-y-z
Co
x
Al
1-y
Mn
y
M3
z
CO3，壳的化学式为Ni
1-m-n
Co
m
Mn
n
CO3或Ni
1-m-n
Co
m
Mn
n
(OH)2；
[0016]作为一种实施方式，M1选自Mn和Al，M2选自Al；核的化学式为Ni
1-x-y-z
Co
x
Al
1-y
Mn
y
M3
z
(OH)2或Ni
1-x-y-z
Co
x
Al
1-y
Mn
y
M3
z
CO3，壳的化学式为Ni
1-m-n
Co
m
Al
n
CO3或Ni
1-m-n
Co
m
Al<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合物，其特征在于，所述组合物具有核-壳结构，所述组合物的核的化学式为Ni
1-x-y-z
Co
x
M1
y
M3
z
(OH)2或Ni
1-x-y-z
Co
x
M1
y
M3
z
CO3，所述组合物的壳的化学式为Ni
1-m-n
Co
n
M2
n
(OH)2或Ni
1-m-n
Co
n
M2
n
CO3；所述M1和M2分别独立地选自Mn和/或Al；所述M3选自碱金属元素、碱土金属元素、第IIIA族元素、第IVA族元素、过渡金属及稀土元素中的一种或多种；其中，x、y、z、m、n为摩尔分数，x&gt;0，0.01≤y≤0.10，0≤z≤0.02，m&gt;0，0.2≤n≤0.4，0.60≤1-x-y-z≤0.96，0.30≤1-m-n≤0.70；所述组合物的核与壳的摩尔比为2.33至1。2.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述x&gt;0，0.01≤y≤0.05，0...

【专利技术属性】
技术研发人员：任东，
申请(专利权)人：浙江林奈新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：