一种锂离子电池正极材料ＬｉＮｉ↓［１－ｘ－ｙ］Ｃｏ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］Ｏ↓［２］及其制备方法及电池，其中，０．０１≤ｘ≤０．２０，０≤ｙ≤０．１０，Ｍ为Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｖ、Ｆｅ和Ｚｒ中的一种或几种，其特征在于：该ＬｉＮｉ↓［１－ｘ－ｙ］Ｃｏ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］Ｏ↓［２］的（００３）晶面衍射峰强度Ｉ↓［００３］与（１０４）晶面衍射峰强度Ｉ↓［１０４］的比值即Ｉ↓［００３］／Ｉ↓［１０４］为１．２１～１．２６，（１０８）晶面衍射峰与（１１０）晶面衍射峰的差值⊿２θ为０．５２０～０５２５。制备得到的该类材料制备产能告，材料不易结块，材料的放电比容量较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法及电池。
技术介绍
锂离子二次电池具有能量密度高，工作电压高，寿命长，无记忆性，毒 性小等优点，而被广泛应用与当前的便携式电子设备中去。目前，随着各种 高能耗小型电子产品，例如手机、笔记本电脑的推广和普及，市场对高容量 锂离子二次电池提出了迫切需求。锂电池的能量瓶颈在于正极材料的体积能量密度。以LiNi^.yCCgVly02为代表的球型镍酸锂及其衍生物具有优异的流 动性、分散性、振实密度高，有利于制作电池浆料和电池电极片的涂覆，同时材料本身的放电比容量比当前应用最广的LiCo02高出大约25%，因此 LiNh—x-yCoxMy02类材料为较具商业化前途的高容量锂离子电池正极材料。锂镍复合氧化物虽然不存在锂锰复合氧化物的缺点，但具有和LiCo02 相同晶体结构的LiNi02，性能要比LiCo02差。因为Ni^离子和C离子相 比，N产离子易还原成N产离子，而N产离子和Li+离子的大小差不多(rN产 =8.7nm， rLi+=9.0nm) ， N产离子和Li+离子彼此易于互相取代，形成没有 电化学活性的"岩盐磁畴"，导致电池容量降低。由于高温下N产离子很难氧化成N产，合成得到的镍酸锂及其衍生物的 Ni-O层中常常残存部分Ni2+，为了保持电荷平衡，会有部分N产离子取代 Li-0层中的Li+，造成所谓的阳离子混排现象，破坏材料的六方层状特征， 造成材料装配成电池后前几次循环不可逆容量高。为了使高温下N产能尽量 转化为N产，LiNi^.yCoxMy02材料烧结气氛通常为氧气，进一步的为了保证4氧气能够充分扩散到原料内部，烧结过程中，对原料的模压厚度，堆积厚度 及孔隙率有一定要求，以增加原料与氧气的接触面积，消除局部氧气不足的 不利影响。CN1538542A公开了一种在氧气氛围下合成L"NiLb.eCobMe02的方法， 提到为了保证烧结过程中N严能充分氧化，原料块的厚度不能高于5cm，由 于原料块比较薄，造成松散堆放，产能低的缺点。虽然在二次焙烧后淬火， 以提高产物的结晶度，最后制得的产物并存在部分材料结块的现象、产能较 低。CN1500732A中公开了一种锂过渡金属复合氧化物的制备方法，包括如 下步骤①配制含有以钴、镍、锰混合离子的A溶液与含有CO,离子的B 溶液；②A溶液与B溶液混合，反应得到化学式为Ni,.x—yCOxMnyC03的前躯 体；③取Li2C03与Ni,-"COxMnyC03混合均匀后，在空气中以500-800°C 高温锻烧2-20小时；④冷却、粉碎上述煅烧物料；⑤再将粉碎的煅烧物料在空气中以700-95(TC高温煅烧2-30小时； 冷却、球磨、筛分即可得到 化学式为LiNi^.yCoxMny02的锂过渡金属复合氧化物；然在第一次煅烧物料 煅粉碎后进行二次煅烧，最后制得的产物仍存在部分材料结块、且材料的放 电比容量较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术当中制备的锂镍复合氧化物材料结块、产 能低、材料的放电比容量较低的缺点。本专利技术的目的是提供一种高容量锂离子二次电池正极材料镍酸锂及其 衍生物的制备方法以及使用该正极材料制备锂离子二次电池的方法。该方法 的优点在于正极材料合成过程控制简单，制备得到材料的产能高，材料不易 结块，最后得到的电池比容量高，循环性能好。一种锂离子电池正极材料LiNi,.x-yCoxMy02，其中，0.01^^0.20，0SyS0.10， M为Mn、 Al、 Ti、 Cr、 Mg、 Ca、 V、 Fe和Zr中的一种或几种， 其特征在于该LiNi^.yCoJVly02的(003)晶面衍射峰强度I,与(104)晶 面衍射峰强度Iu)4的比值即Io()3/Iu)4为1.21~1.26， (108)晶面衍射峰与(110) 晶面衍射峰的差值」2e为0.520 0525。(003)晶面衍射峰的半峰宽B值为0.185~0.195。 一种LiNi!-x-yCOxMy02的制备方法，其中，0.01Sx$0.30, 0Sy^).10， M 为Mn、 Al、 Ti、 Cr、 Mg、 Ca、 V、 Fe和Zr中的一种或几种，该方法包括(1) 将含锂化合物与Ni^.yCoxMy(OH)2按化学剂量比混合均匀，在氧 气氛围下中温500-70(TC煅烧1-10小时，接着原位升温至700-900°C，烧结 5-40小时。将产物冷却、破碎、气碎得到LiNi,.x.yCoxMy02前驱体；(2) 将步骤(1)得到的LiNi,.x.yCoxMy02前驱体在氧气氛围下、温度 700-950°C，煅烧l-40小时、冷却、破碎、气碎得到LiNi,.x.yCoxMy02。优选 为750—900。C，优选为2-10小时。MkyCoxMy(OH)2优选为球形Ni^-yCoxMy(OH)2，有利于烧结得到的 LiNi,—x-yCoxMy02为球形LiM^-yCoxMy02，球形LiNi^.yCoxMyCb的振实密度 较大，有利于作为该类材料作为锂离子二次电池的正极材料。本专利技术的第一次烧结和第二次烧结之间不存在冷却过程，在第二次烧结 之后和第三次烧结之后对材料冷却，对材料的冷却是在炉子停止加热后，不 打开炉门的情况下随炉冷却，优选为氧气中淬冷。氧气中淬冷，即在炉内保 持氧气流量的情况下，同时将材料快速通过炉内没有加热装置的降温区，这 种情况对加热炉分成加热区域和没有加热的区域。将在氧气氛围下连续两段烧结得到的LiNi".yCoxMy02材料粉碎、气碎，并在氧气氛围下进行高温退火。专利技术人经过大量的实验发现，现有技术中的二次烧结方法仍不能得到晶型较好的LiNi^.yC My02，经过二次烧结之后再对材料进行破碎之后，进行第三次退火烧结，烧制的材料不但疏松，容易破 碎，而且，其晶型得到很大改善，最终制得的电池的首次放电比容量较高，400次循环容量保持率得到显著提高。为了抑制产物的高温相变，退火温度不能过高，也不能过低。同时，退火时间过长容易出现失锂相变，过低则没有明显效果，因此退火时间为l-10小时，烧制的材料的综合性能更好。其中，为了弥补高温烧结以及第三次退火烧结过程中锂的挥发，锂化 合物的中锂元素的摩尔数要大于Ni,《.yCoxMy(OH)2的摩尔数，所述锂化合 物中的锂元素与Ni^.yCoxMy(OH)2的摩尔比为1.04-1.10，优选为1.04-1.06。附图说明图1为本专利技术的实施例1制备的正极材料的X-射线衍射谱图(CuKoO 图2为本专利技术的实施例2制备的正极材料的X-射线衍射谱图(CuKa) 图3为本专利技术的对比例1制备的正极材料的X-射线衍射谱图(CuK(x) 图4为本专利技术的对比例2制备的正极材料的X-射线衍射谱图(CuK(x) 图5为本专利技术的实施例和对比例中备制的各正极材料随着充放电循环， 其放电比容量的变化曲线对比示意图。具体实施例方式本专利技术所述的Ni^.yC(^My(OH)2为本领域公知的一种材料，可以商购， 也可以制备Ni^-yCoxMy(OH)2。球形Ni,.x-yCoxMy(OH)2的制备方法为本领域 公知，例如，可以按照下面方法制备Ni^-yCoxMy(OH)2:将可溶性镍、钴、 掺杂金属M化合物混合成过渡金属溶液；将一定量的氨水溶液液置本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池正极材料ＬｉＮｉ↓［１－ｘ－ｙ］Ｃｏ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］Ｏ↓［２］，其中，０．０１≤ｘ≤０．２０，０≤ｙ≤０．１０，Ｍ为Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｖ、Ｆｅ和Ｚｒ中的一种或几种，其特征在于：ＬｉＮｉ↓［１－ｘ－ｙ］Ｃｏ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］Ｏ↓［２］的（００３）晶面衍射峰强度Ｉ↓［００３］与（１０４）晶面衍射峰强度Ｉ↓［１０４］的比值为１．２１～１．２６，（１０８）晶面衍射峰与（１１０）晶面衍射峰的差值⊿２θ为０．５２０～０５２５。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：夏冬炎，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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