【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池正极材料，尤其涉及一种锂复合金属氧化物及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池因其具有电压高、容量优异、循环寿命长、自放电率低、环境友好等优点，在电动车用动力电池、数码产品等方面具有广阔的应用前景。高镍三元正极材料由于容量高，被广泛应用于动力电池中。传统的高镍三元正极材料的微观形貌为球形二次颗粒，在电池极片制作过程中容易因压力过大而破碎，也会在充放电过程中因体积收缩膨胀导致颗粒破裂，使活性物质直接暴露在电解液中，易发生脱氧反应而导致电池胀气，造成安全隐患；将高镍三元正极材料烧结成单晶形貌可以很好的解决以上传统高镍三元正极材料存在的问题。
2、由于高镍单晶三元正极材料的烧结温度较高，会导致合成过程中ni3+发生歧化反应形成ni2+和ni4+；和的离子半径相似，很容易迁移到li+位而发生阳离子混排；ni4+具有强氧化性，极其不稳定，容易还原为ni2+；而由ni2+和ni4+产生的残ni副产物不具备电化学活性，会严重影响材料性能的发挥。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，减少高镍材料在合成过程中产生的残ni副产物，提供一种电化学性能较好的锂复合金属氧化物及其制备方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种锂复合金属氧化物，所述锂复合金属氧化物为包覆型结构，所述包覆型结构包括锂复合金属氧化物基体及包覆在锂复合金属氧化物基体表面的含钴包覆层，所述锂复合金属氧化
4、优选的，所述含钴包覆层呈褶皱状。
5、本专利技术在锂复合金属氧化物的表面形成褶皱状的含钴包覆层。现有的含钴包覆层多呈现点包覆和光滑包覆的状态，“点包覆”中钴包覆不完全，“光滑包覆”则会过度包覆，导致钴扩散到内部，褶皱状含钴包覆层则恰好处于表面包覆，而表面一般是残ni含量最高、锂镍混排最严重的区域。综上所述，本申请通过形成介于“点包覆”状态和“光滑包覆”状态之间的包覆层特殊形态，显著降低了残ni的含量并改善了锂镍混排，从而明显的提升了材料的电化学性能。
6、优选的，所述锂复合金属氧化物的化学式为lianixcoy m1-x-ym’zo2，0.9≤a≤1.2，0.8≤x＜1，0＜y≤0.2，0≤z≤0.02；所述含钴包覆层的化学式为limconm’1-no2，其中，0.9≤m≤1.2，0.5＜n≤1；
7、其中，所述m为mn或al，所述m’包括ni、zr、al、w、b、ce、sr、mg、ti、ba、nb、mn、mo或y中的一种或几种。
8、优选的，所述褶皱状的含钴包覆层中钴的摩尔量为锂复合金属氧化物基体中过渡金属元素摩尔量的0.5％～5.0％。
9、优选的，所述褶皱状的含钴包覆层厚度为0.01μm～0.5μm。钴价格高昂，本申请采用褶皱状态的包覆层形貌，在少量的钴包覆下实现更优异的性能，具有相当大的成本优势。
10、优选的，所述残ni的化学式为lianiboc，其中0≤a≤2，0＜b≤2，0＜c≤8。
11、本专利技术中的残ni含量由以下方法测试得到：通过使用可以溶解三元正极材料但是无法溶解残ni的溶液，提取重量固定的三元正极材料中的残ni，之后使用稀盐酸溶解提取残ni并使用icp测量溶液中ni的含量，从而推算出三元正极材料中残ni的含量。
12、本专利技术中的“一次颗粒大小”通过使用nano measure软件对10000倍数的sem扫描电镜图片中所有完整可见的一次颗粒直径进行测量，然后求取测量值的平均数得到。
13、优选的，所述锂复合金属氧化物的比表面积为0.5m2/g～0.9m2/g，压实密度≥3.4g/cm3。
14、优选的，所述锂复合金属氧化物的一次颗粒大小范围为1.2μm～2.4μm，晶胞参数为c/a≥4.93。
15、在同一个技术构思下，本专利技术还提供一种所述锂复合金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：
16、s1：将前驱体nixcoym1-x-y(oh)2、锂源、含有掺杂元素m’的化合物混合均匀，进行第一次烧结；
17、s2：第一次烧结完成后自然冷却至室温，粉碎、过筛处理得到锂复合金属氧化物基体；
18、s3：将锂复合金属氧化物基体和钴包覆剂混合均匀，进行第二次烧结，第二次烧结完成后自然冷却至室温。
19、优选的，所述第一次烧结分为两段，第一段烧结的温度范围为400℃～600℃，烧结时间为1h～4h，第二段烧结的温度范围为700℃～850℃，烧结时间为6h～20h。
20、更优选的，所述第二次烧结的温度范围为450℃～850℃，烧结时间为2h～15h，在该烧结温度范围下，可以得到理想的包覆状态。
21、所述第一次烧结和第二次烧结的升温速率均为1～5℃/min，气氛均为氧气气氛。
22、优选的，所述钴包覆剂为氧化钴、氢氧化钴、氢氧化亚钴或磷酸钴中的一种或几种。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
24、(1)本专利技术通过对锂复合金属氧化物进行特有的钴包覆处理，得到褶皱状表面形貌，该形貌下的正极材料具有极低的残ni含量，对应着优异的容量。
25、(2)本专利技术中的锂复合金属氧化物表面包覆的钴可以与残锂发生反应，所以材料的残锂较低，使用该材料制备电池不会有浆料凝胶风险和电池产气风险。
26、(3)本专利技术中的锂复合金属氧化物表现出优异的电化学性能，采用实施例样品组装成的扣式电池在25℃、0.1c下的首圈放电容量≥218mah/g(测试电压范围为3.0v～4.3v)，明显高于采取二烧工艺的同等镍含量的高镍单晶三元材料。
27、(4)本专利技术合成方式简单易行，不需要增加额外的合成步骤，只需要调整钴的包覆量、li/me的范围、包覆温度就可以得到褶皱状表面的目标材料，本专利技术通过低成本工艺得到高性能正极材料，有利于大规模生产和市场化应用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种锂复合金属氧化物，其特征在于，所述锂复合金属氧化物为包覆型结构，所述包覆型结构包括锂复合金属氧化物基体及包覆在锂复合金属氧化物基体表面的含钴包覆层，所述锂复合金属氧化物中的残Ni含量范围为0～3000ppm。
2.根据权利要求1所述的锂复合金属氧化物，其特征在于，所述含钴包覆层呈褶皱状。
3.根据权利要求1或2所述的锂复合金属氧化物，其特征在于，所述锂复合金属氧化物的化学式为LiaNixCoy M1-x-yM’zO2，0.9≤a≤1.2，0.8≤x＜1，0＜y≤0.2，0≤z≤0.02；所述含钴包覆层的化学式为LimConM’1-nO2，其中，0.9≤m≤1.2，0.5＜n≤1；
4.根据权利要求1或2所述的锂复合金属氧化物，其特征在于，所述褶皱状的含钴包覆层中钴的摩尔量为锂复合金属氧化物基体中过渡金属元素摩尔量的0.5％～5.0％。
5.根据权利要求1或2所述的锂复合金属氧化物，其特征在于，所述褶皱状的含钴包覆层厚度为0.01μm～0.5μm。
6.根据权利要求1或2所述的锂复合金属氧化物，其特征在于，所述残N
7.根据权利要求1或2所述的锂复合金属氧化物，其特征在于，所述锂复合金属氧化物的比表面积为0.5m2/g～0.9m2/g，压实密度≥3.4g/cm3。
8.根据权利要求1或2所述的锂复合金属氧化物，其特征在于，所述锂复合金属氧化物的一次颗粒大小为1.2μm～2.4μm，晶胞参数为c/a≥4.93。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的锂复合金属氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的锂复合金属氧化物的制备方法，其特征在于，所述第一次烧结分为两段，第一段烧结的温度为400℃～600℃，烧结时间为1h～4h，第二段烧结的温度为700℃～850℃，烧结时间为6h～20h；
11.根据权利要求9所述的锂复合金属氧化物的制备方法，其特征在于，所述钴包覆剂为氧化钴、氢氧化钴、氢氧化亚钴或磷酸钴中的一种或几种。
...【技术特征摘要】
1.一种锂复合金属氧化物，其特征在于，所述锂复合金属氧化物为包覆型结构，所述包覆型结构包括锂复合金属氧化物基体及包覆在锂复合金属氧化物基体表面的含钴包覆层，所述锂复合金属氧化物中的残ni含量范围为0～3000ppm。
2.根据权利要求1所述的锂复合金属氧化物，其特征在于，所述含钴包覆层呈褶皱状。
3.根据权利要求1或2所述的锂复合金属氧化物，其特征在于，所述锂复合金属氧化物的化学式为lianixcoy m1-x-ym’zo2，0.9≤a≤1.2，0.8≤x＜1，0＜y≤0.2，0≤z≤0.02；所述含钴包覆层的化学式为limconm’1-no2，其中，0.9≤m≤1.2，0.5＜n≤1；
4.根据权利要求1或2所述的锂复合金属氧化物，其特征在于，所述褶皱状的含钴包覆层中钴的摩尔量为锂复合金属氧化物基体中过渡金属元素摩尔量的0.5％～5.0％。
5.根据权利要求1或2所述的锂复合金属氧化物，其特征在于，所述褶皱状的含钴包覆层厚度为0.01μm～0.5μm。
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：张茸茸，罗桂，谭欣欣，杨倩，
申请(专利权)人：巴斯夫杉杉电池材料宁乡有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。