一种富锂高镍正极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种富锂高镍正极材料及其制备方法。所述富锂高镍正极材料的其特征化学式为：Li_1+nNi_0.7+xCo_{0.3‑x‑y‑}zMn_yM_zO₂，其中0.00＜x＜0.3，0.01＜y＜0.1，0.00≤z＜0.03，x+y+z＜0.3，0.00＜n＜0.25。通过在富锂状态下合成富锂高镍正极材料，能够有效抑制阳离子混排现象，并减少烧结过程中对氧气的依赖，同时通过洗涤包覆剂溶液来洗去粒子表面残留的Li，从而降低成品的杂质Li含量和pH值。通过该方法制备出的富锂高镍正极材料晶体粒度分布均匀、晶体形貌规整，成品的杂质Li含量和pH值低，电池85℃高温鼓胀率低，3.0V～4.3V之间的可逆容量大于180Ah/g，并且具有良好的循环性能。

主权项

一种富锂高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述富锂高镍正极材料的化学式为：Li_1+nNi_0.7+xCo_{0.3‑x‑y‑z}Mn_yM_zO₂，其中0.00＜x＜0.3，0.01＜y＜0.1，0.00≤z＜0.03，x+y+z＜0.3，0.00＜n＜0.25，M元素为钴、锰、镁、钛、锆、氟、硼、铝中的一种或几种；所述富锂高镍正极材料的微观颗粒形貌从SEM图上看为类球形，并且，0.5＜a/b＜2.0；其中a表示所述SEM图类球形的纵向半径，b表示所述SEM图类球形的横向半径；所述制备方法包括以下步骤：(1)镍钴锰前驱体的制备：将镍盐溶液、钴盐溶液和锰盐溶液混合均匀，混合后溶液中的镍、钴、锰三种离子浓度之和为0.5mol/L～2.0mol/L,再将络合剂溶液、沉淀剂溶液、和所述混合后溶液并流加入反应釜中，加热搅拌进行沉淀反应，待充分反应后开始对溢出的浆料进行固液分离，分离后的固体产物经洗涤、烘干后，得到球形的镍钴锰前驱体，即富锂高镍正极材料前驱体；(2)将上述步骤(1)得到的所述富锂高镍正极材料前驱体进行预氧化煅烧处理，烧结温度为300℃～800℃，烧结5～25h，烧结完毕后随炉冷却，破碎过筛；(3)将上述步骤(2)中过筛后的混合物和锂盐按照金属阳离子和Li离子摩尔比1：(1.02～1.25)混合均匀后进行烧结，烧结温度为650℃～950℃，烧结5～25h，期间向炉中持续通入氧气或空气，烧结完毕后随炉冷却，破碎过筛，得到富锂高镍正极材料中间产物；(4)将上述步骤(3)中得到的富锂高镍正极材料中间产物与洗涤剂溶液加入高速混合机中；混合时间为0.1～2h，混合完毕后将固液混合物进行抽滤并烘干，过筛混合；(5)将上述步骤(4)中过筛混合后的产物进行烧结处理，烧结温度为200℃～800℃，烧结5～30h，烧结完毕后随炉冷却，过筛后即得到富锂高镍正极材料；所述步骤(1)中，所述镍盐溶液、钴盐溶液和锰盐溶液按照Ni：Co：Mn＝0.7～1.0：0.01～0.1:0.00～0.3的摩尔比例混合；所述的步骤(4)中所述洗涤剂溶液为去离子水、乙醇或其混合溶液的至少一种；所述步骤(4)中，还向高速混合机中加入包覆剂；所述包覆剂所用元素为钴、锰、镁、钛、锆、氟、硼、铝中的至少一种，包覆剂含量为0.00～0.3％。