一种复合正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种复合正极材料及其制备方法和应用。所述复合正极材料包括导电基体和负载在导电基体上的镍钴锰酸锂正极材料，所述镍钴锰酸锂正极材料的化学式为LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种复合正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电池领域，具体涉及一种复合正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为主要的储能装置之一，主要包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液四部分，采用高能量密度的正极材料能够促进锂离子电池的进一步发展，目前研究人员通常利用提高正极材料的反应电压和比容量来解决上述问题。
[0003]镍钴锰三元正极材料结合了钴酸锂，锰酸锂和镍酸锂的优点，不仅具备高电压平台，还具有较高的压实密度等诸多优势，因此被研究人员广泛关注。镍钴锰三元正极材料的传统制备方法首先利用共沉淀法得到氢氧化镍钴锰作为前驱体，再将前驱体与氢氧化锂混合后高温烧结，工艺复杂，并且会造成环境污染问题，同时成本昂贵。上述方法制备得到的三元正极材料不但首次库伦效率低，而且具备较低的容量保持率，使其开发利用受到阻碍，所以需要开发成本低廉，高首次库伦效率和循环寿命长的正极材料。
[0004]CN106784789A公开了一种富锂锰基材料锂离子电池复合正极，其包括正极集流体和涂覆于正极集流体上的富锂锰基材料，所述正极集流体为表面涂覆有第一导电涂层和第二导电涂层的导电基体，所述第一导电涂层为导电剂与聚偏氟乙烯的混合物，所述第二导电涂层为聚苯胺与聚偏氟乙烯的混合物。第一导电涂层能够降低正极材料与集流体间的界面阻抗，并且第二涂层除了改善电极材料的导电性，还能缓解体积膨胀，但仍需要添加导电剂和粘结剂。CN100470887A公开了一种锂离子电池的正极材料，其包括导电基体和涂覆和/或填充在导电基体上的正极材料，正极材料包括镍钴锰酸锂正极材料、导电剂和粘结剂，不仅提高了正极材料的敷料密度和电池的空间利用率，还得到了更高的比容量，但并未涉及界面阻抗的改善和电池的电化学性能的测试。CN101197436A公开了一种含有导电基体和涂覆在该导电基体两面的正极材料层的正极片，正极材料层仍含有粘结剂且未涉及电池的循环性能。
[0005]因此，在本领域中，期望开发一种制备工艺简单和具备稳定层状结构的正极材料，同时降低正极材料和电解液间的界面阻抗，并且能够提高电池的电化学性能。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合正极材料及其制备方法和应用。本专利技术采用将正极材料镍钴锰酸锂直接生长在导电基体上的一体化制备工艺，并加入螯合剂配体和调节pH使得反应完全，直接制备得到正极片，省去匀浆涂片等工序，减少粘结剂和导电剂的影响，同时降低生产成本。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种复合正极材料的制备方法，所述复合正极材料包括导电基体和负载在导电基体上的镍钴锰酸锂正极材料，所述镍钴锰酸锂正极材料的化学式为LiNi
m
Co1‑
m
‑
n
Mn
n
O2，其中0.5≤m≤0.8，0.1≤n≤0.3，所述制备方法包括以下步骤：
[0009](1)将锂源、镍源、锰源和钴源溶解在溶剂中，混合得到金属盐溶液；
[0010](2)将导电基体浸泡在步骤(1)得到的金属盐溶液中，滴加螯合剂配体溶液并调节pH，反应后进行烧结，得到所述复合正极材料。
[0011]本专利技术采用将镍钴锰酸锂正极材料直接生长并负载在导电基体上，并且在后续的正极片制备过程中无需添加导电剂和粘结剂，减小粘结剂对正极材料电化学性能的影响，使得正极活性物质可以与电解液直接接触，进而降低电解液与镍钴锰酸锂正极材料之间的界面电阻，同时滴加螯合剂配体溶液并调节pH促进反应完全，使得制备的正极材料具备良好的层状结构，从而提升电池的循环寿命和倍率性能。
[0012]优选地，所述导电基体包括泡沫镍、铝箔或钛酸锶。
[0013]优选地，所述镍钴锰酸锂正极材料包括Li(Ni
0.5
Mn
0.3
Co
0.2
)O2、Li(Ni
0.8
Mn
0.1
Co
0.1
)O2或Li(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.2
)O2。
[0014]优选地，所述步骤(1)中锂源包括乙酸锂、氯化锂、硝酸锂、硫酸锂或氢氧化锂中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为乙酸锂、氯化锂、硝酸锂和硫酸锂或氢氧化锂、乙酸锂和氯化锂，但不限于所列举的种类，锂源种类范围内其它未列举的种类同样适用。
[0015]优选地，所述步骤(1)中镍源包括乙酸镍、氯化镍、硝酸镍、硫酸镍或氢氧化镍中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为乙酸镍、氯化镍、硝酸镍和硫酸镍或氢氧化镍、乙酸镍和氯化镍，但不限于所列举的种类，镍源种类范围内其它未列举的种类同样适用。
[0016]优选地，所述步骤(1)中锰源包括乙酸锰、氯化锰、硝酸锰、硫酸锰或氢氧化锰中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为乙酸锰、氯化锰、硝酸锰和硫酸锰或氢氧化锰、乙酸锰和氯化锰，但不限于所列举的种类，锰源种类范围内其它未列举的种类同样适用。
[0017]优选地，所述步骤(1)中钴源包括乙酸钴、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴或氢氧化钴中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为乙酸钴、氯化钴、硝酸钴和硫酸钴或氢氧化钴、乙酸钴和氯化钴，但不限于所列举的种类，钴源种类范围内其它未列举的种类同样适用。
[0018]优选地，所述步骤(1)中溶剂包括去离子水。
[0019]优选地，所述步骤(1)中混合在超声或搅拌下进行。
[0020]优选地，所述步骤(1)中得到的金属盐溶液的浓度为1.5
‑
2.5mol/L，例如可以为1.5mol/L，1.7mol/L，2.0mol/L，2.2mol/L或2.5mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述步骤(1)得到的金属盐溶液中的Ni
2+
、Mn
2+
和Co
2+
的摩尔数之和与Li
+
的摩尔比为1:(1.0
‑
1.15)，例如可以为1:1.0，1:1.05，1:1.1或1:1.15，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述步骤(2)中导电基体在浸泡前需要进行预处理。
[0023]优选地，所述预处理包括洗涤和干燥处理。
[0024]优选地，所述洗涤采用丙酮和无水乙醇进行超声处理。
[0025]优选地，所述预处理中干燥的温度为60
‑
90℃，例如可以为60℃，65℃，70℃，75℃，80℃，85℃或90℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，所述预处理中干燥的时间为6
‑
12h，例如可以为6h，7h，8h，9h，10h，11h或12h，但不限于所列举本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述复合正极材料包括导电基体和负载在导电基体上的镍钴锰酸锂正极材料，所述镍钴锰酸锂正极材料的化学式为LiNi
m
Co1‑
m
‑
n
Mn
n
O2，其中0.5≤m≤0.8，0.1≤n≤0.3，所述制备方法包括以下步骤：(1)将锂源、镍源、锰源和钴源溶解在溶剂中，混合得到金属盐溶液；(2)将导电基体浸泡在步骤(1)得到的金属盐溶液中，滴加螯合剂配体溶液并调节pH，反应后进行烧结，得到所述复合正极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电基体包括泡沫镍、铝箔或钛酸锶；优选地，所述镍钴锰酸锂正极材料包括Li(Ni
0.5
Mn
0.3
Co
0.2
)O2、Li(Ni
0.8
Mn
0.1
Co
0.1
)O2或Li(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.2
)O2。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中锂源包括乙酸锂、氯化锂、硝酸锂、硫酸锂或氢氧化锂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述步骤(1)中镍源包括乙酸镍、氯化镍、硝酸镍、硫酸镍或氢氧化镍中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述步骤(1)中锰源包括乙酸锰、氯化锰、硝酸锰、硫酸锰或氢氧化锰中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述步骤(1)中钴源包括乙酸钴、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴或氢氧化钴中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中溶剂包括去离子水；优选地，所述步骤(1)中混合在超声或搅拌下进行；优选地，所述步骤(1)中得到的金属盐溶液的浓度为1.5
‑
2.5mol/L；优选地，所述步骤(1)得到的金属盐溶液中的Ni
2+
、Mn
2+
和Co
2+
的摩尔数之和与Li
+
的摩尔比为1:(1.0
‑
1.15)。5.根据权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：程立娜，朱晓沛，周宏宝，张虎，周青宝，朱卫泉，
申请(专利权)人：天津国安盟固利新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：