一种改性低钴三元正极材料前驱体及正极材料制造技术

一种改性低钴三元正极材料前驱体及正极材料，该前驱体的化学式为Ni

【技术实现步骤摘要】
一种改性低钴三元正极材料前驱体及正极材料


[0001]本专利技术涉及一种锂离子电池三元正极材料前驱体及正极材料，尤其是涉及一种改性低钴三元正极材料前驱体及正极材料。

技术介绍

[0002]煤炭和石油为主的化石能源的消耗，对全球造成了严重的环境污染问题。能源短缺和环境保护成为当今世界关注的重点，亟需发展新的清洁储能材料。锂离子电池即是一种新的绿色储能系统，被广泛应用于纯电动汽车和混合动力汽车领域。
[0003]正极材料作为锂离子电池的关键材料之一，其直接影响着锂离子电池的电化学性能，如充放电容量、循环性能、倍率性能和热稳定性等。随着锂离子电池能量密度的要求不断提高和含Co资源的价格上涨，锂离子电池含Co正极材料的发展受到了阻碍。
[0004]CN107516731A公开了一种改性锂离子电池正极材料及其制备方法，其中改性锂离子电池正极材料包括正极材料内核及包覆于正极材料内核表面的复合包覆层，所述复合包覆层由含有Li
0.5
La
0.5
TiO3的第一包覆层和含有LiTaO3的第二包覆层组成，所述正极材料内核结构式为Li1±
ε
Ni
x
Co
y
Mn
z
M1‑
x
‑
y
‑
z
O2，其中，
‑
0.1＜ε＜0.1，0＜x，y，z＜1，M为Mg、Sr、Ba、Al、In、Ti、V、Mn、Co、Ni、Y、Zr、Nb、Mo、W、La、Ce、Nd、Sm等元素中的一种。但该方法所得正极材料钴元素含量仍然较高，且含有La元素，生产成本高。
[0005]CN108682843A公开了一种岩盐型锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将锂源、高价态锰源、低价态锰源经研磨混合均匀后于惰性气氛下煅烧，随炉冷却研磨得到LiMnO2前驱体；(2)将步骤(1)中得到的LiMnO2前驱体与过氧化锂经研磨混合均匀后于惰性气氛下煅烧并退火处理，随炉冷却即得到上述岩盐型锂离子电池正极材料Li4Mn2O5。该方法所得正极材料虽然不含钴元素，但是该正极材料电化学性能欠佳。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种制备方法简单，形貌较为一致，生产成本较低的改性低钴三元正极材料前驱体。
[0007]本专利技术进一步要解决的技术问题是，提供一种电化学性能优异的改性低钴三元正极材料。
[0008]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，一种改性低钴三元正极材料前驱体，其化学式为Ni
x
Co
y
Mn
z
M
p
(OH)2·
nLi
r
N
q
Zr
w
(PO4)3，式中0.5≤x<1，0<y≤0.1，0<z≤0.4，0<p≤0.1，x+y+z+p＝1，M为Al，Cu和Mg中的一种或几种，N为Al，Ti，Cr，Sc和Y中的一种或几种。
[0009]进一步，所述改性低钴三元正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将镍源、钴源、锰源和M源加入去离子水中，混合均匀，得混合盐溶液；
[0011](2)将步骤(1)所得的混合盐溶液，与NaOH溶液和NH3·
H2O溶液混合均匀，进行共沉淀反应，不断搅拌，得固液混合浆料；
[0012](3)将步骤(2)所得的固液混合浆料进行固液分离，收集固体，将固体洗涤，干燥，
除磁，得中间体Ni
x
Co
y
Mn
z
M
p
(OH)2；
[0013](4)将N源、锆源、磷源和锂源分散在有机溶剂中，混合均匀，然后加入步骤(3)所得的中间体Ni
x
Co
y
Mn
z
M
p
(OH)2，得混合料，接着加热蒸发溶剂，再真空干燥，即得改性低钴三元正极材料前驱体Ni
x
Co
y
Mn
z
M
p
(OH)2·
nLi
r
N
q
Zr
w
(PO4)3。
[0014]本专利技术进一步解决其技术问题采用的技术方案是，一种改性低钴三元正极材料，由以下方法制成：
[0015](1)将镍源、钴源、锰源和M源加入去离子水中，混合均匀，得混合盐溶液；
[0016](2)将步骤(1)所得的混合盐溶液，与NaOH溶液和NH3·
H2O溶液混合均匀，进行共沉淀反应，不断搅拌，得固液混合浆料；
[0017](3)将步骤(2)所得的固液混合浆料进行固液分离，收集固体，将固体洗涤，干燥，除磁，得中间体Ni
x
Co
y
Mn
z
M
p
(OH)2；
[0018](4)将N源、锆源、磷源和锂源分散在有机溶剂中，混合均匀，然后加入步骤(3)所得的中间体Ni
x
Co
y
Mn
z
M
p
(OH)2，得混合料，接着将混合料加热蒸发，去除溶剂，再真空干燥，得改性低钴三元正极材料前驱体Ni
x
Co
y
Mn
z
M
p
(OH)2·
nLi
r
N
q
Zr
w
(PO4)3；
[0019](5)将步骤(4)所得的改性低钴三元正极材料前驱体与锂源混合均匀，在纯氧气氛中进行煅烧，即得改性低钴三元正极材料。
[0020]进一步，步骤(1)中，所述混合溶液的总金属离子浓度为2～8mol/L，优选4～6mol/L；所述锰源为乙酸锰、硝酸锰和硫酸锰中的一种或多种；所述镍源为乙酸镍、硝酸镍和硫酸镍中的一种或多种；所述钴源为乙酸钴、硝酸钴、硫酸钴和碳酸钴中的一种或多种；所述M源为乙酸盐、硝酸盐和硫酸盐中的一种或多种。
[0021]进一步，步骤(2)中，所述NaOH溶液的浓度为2～8mol/L，优选4～5mol/L；所述NH3·
H2O溶液的浓度为4～8mol/L，优选5～6mol/L。
[0022]进一步，步骤(2)中，所述混合盐溶液的加入量为200～500L/h，优选300～400L/h；所述NaOH溶液的加入量为50～200L/h，优选100～120L/h；所述NH3·
H2O溶液的加入量为20～150L/h，优选60～80L/h。
[0023]进一步，步骤(2)中，所述共沉淀反应的搅拌转速为350～600rpm/min，优选400～500rpm/min，反应液的pH值为11.0～13.5，优选11.5～12.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.改性低钴三元正极材料前驱体，其特征在于，其化学式为Ni
x
Co
y
Mn
z
M
p
(OH)2·
nLi
r
N
q
Zr
w
(PO4)3，式中0.5≤x<1，0<y≤0.1，0<z≤0.4，0<p≤0.1，x+y+z+p＝1，M为Al，Cu和Mg中的一种或几种，N为Al，Ti，Cr，Sc和Y中的一种或几种。2.一种改性低钴三元正极材料，其特征在于，由以下方法制成：(1)将镍源、钴源、锰源和M源加入去离子水中，混合均匀，得混合盐溶液；(2)将步骤(1)所得的混合盐溶液，与NaOH溶液和NH3·
H2O溶液混合均匀，进行共沉淀反应，不断搅拌，得固液混合浆料；(3)将步骤(2)所得的固液混合浆料进行固液分离，收集固体，将固体洗涤，干燥，除磁，得中间体Ni
x
Co
y
Mn
z
M
p
(OH)2；(4)将N源、锆源、磷源和锂源分散在有机溶剂中，混合均匀，然后加入步骤(3)所得的中间体Ni
x
Co
y
Mn
z
M
p
(OH)2，得混合料，接着将混合料加热蒸发，去除溶剂，再真空干燥，得改性低钴三元正极材料前驱体Ni
x
Co
y
Mn
z
M
p
(OH)2·
nLi
r
N
q
Zr
w
(PO4)3；(5)将步骤(4)所得的改性低钴三元正极材料前驱体与锂源混合均匀，在纯氧气氛中进行煅烧，即得改性低钴三元正极材料。3.根据权利要求2所述的改性低钴三元正极材料，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝，邓鹏，程诚，林可博，丁瑶，周亚楠，
申请(专利权)人：浙江帕瓦新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：