[发明专利]一种氧化铝复合镍钴锰酸锂三元材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池用镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，特别涉及一种氧化铝复合镍钴锰酸锂三元材料的制备方法，属于新能源材料领域。

技术背景

1999年，新加坡国立大学的Z L Liu等首次报导了一种新型的锂离子电池正极材料，结构式为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂。LiNi_xCo_yMn_1-x-y O₂的结构类似LiCoO₂，为α-NaFeO₂型层状结构。LiNi_xCo_yMn_1-x-y O₂以其高比容量、低成本、良好的循环性能和高安全性等特点，受到锂电行业密切关注，被认为是最有可能完全替代LiCoO₂的材料。之后，日本国立大学教授Ohzuku等在2001年首次成功合成并报导了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂。

一般认为，LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂是三元复合正极材料中最有代表性和最有前途的正极材料，如三元正极材料的配比未加以详细说明，通常所说的三元材料即为LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂。在该材料的共沉淀法制备过程中，虽然LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料颗粒较小，形貌较佳，但是在共沉淀工艺中由于碱的存在，溶液黏度较大，颗粒很容易发生团聚，造成在高脱锂状态下，其稳定性和不可逆容量损失较大等问题，以上问题都有待解决。

为了抑制颗粒团聚，提高材料的稳定性和充放电比容量，目前国内外研究人员主要的改进方法为金属离子掺杂、三元材料前驱体包覆金属及金属氧化物，以及非金属离子掺杂。传统的金属氧化物包覆方法为：将三元材料前驱体和ZrO₂、ZnO、TiO₂中的一种或几种通过机械混合研磨包覆，该方法研磨时间长，耗能高，且分散包覆效果不理想。如何制备一种分散包覆均匀、能够有效抑制颗粒团聚且结构稳定的金属氧化物复合镍钴锰酸锂三元材料是本发明研究的目的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于共沉淀工艺，液相状态下氧化铝包覆镍钴锰酸锂三元材料的制备方法，改善了传统方法包覆周期长、分散不均匀的缺点。

一种氧化铝复合镍钴锰酸锂三元材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）溶液A配制：按摩尔比（1~1.8）：（1~2）：1称取镍盐 、钴盐、锰盐，配制金属离子浓度为1.5~2mol/L的混合溶液A。

所述的镍源为乙酸镍、硫酸镍、硝酸镍中的一种或几种。

所述的钴源为乙酸钴、硫酸钴、硝酸钴中的一种或几种。

所述的锰源为乙酸锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种或几种。

（2）溶液B配制：按（Ni+Co+Mn）与沉淀剂摩尔比1：（2.5~6.5）称取沉淀剂，配制沉淀剂浓度为1.5~4 mol/L的溶液B。

所述的沉淀剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢铵中的一种或几种。

（3）置三颈圆底烧瓶于60℃水浴锅中，烧瓶内加入5~10%十二烷基苯磺酸钠或6%十二烷基硫酸钠溶液，搅拌器转速以300~500r/min进行搅拌，使用氮气置换三颈圆底烧瓶内的空气10~20min。

所述的三颈圆底烧瓶装有机械搅拌器和恒压滴液漏斗。

（4）采用并加法：氮气保护气氛下，将溶液A和B用恒压滴液漏斗滴入三颈圆底烧瓶中，同时滴加络合剂，控制滴加速度3~5滴/5min。溶液滴加完毕后，继续保持微正压0.101~0.108MPa，搅拌反应8~12 h后，密封静置冷却12~24 h。

所述的络合剂采用氨水。

（5）按铝源与沉淀剂的摩尔比为0.0050~0.0065配制铝盐溶液C，置三颈圆底烧瓶于水浴锅内，氮气气氛保护及搅拌状态下，将溶液C滴加至烧瓶中，使pH值为8~9。滴加完后继续搅拌反应2 h，然后静置陈化12~24 h。