[发明专利]一种镍钴锰酸锂空心球及其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，特别涉及一种镍钴锰酸锂空心球及其制备方法及其应用。

背景技术

锂离子电池作为一种高能蓄电池，具有能量密度高、使用寿命长、循环性能好且无记忆效应等优点，被广泛用于手机、数码相机等电子设备中。锂离子电池正极材料是锂离子电池中的重要组成部分，它对于锂离子电池的电化学性能有重要的影响。目前商用的锂离子电池正极材料中，钴酸锂市场份额较大，但由于钴资源稀缺、价格昂贵且安全性能差、毒性大，严重影响和制约了锂离子电池的发展。而镍钴锰酸锂(LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，x+y+z＝1)是一种电化学性能优良的锂离子电池正极材料，利用其制备的锂离子电池具有高比容量、高能量密度、自放电小、无记忆效应以及循环稳定性强等优点。目前常见的镍钴锰酸锂材料多为无规则的片状、颗粒状、球形或类球形，其制备方法多为高温固相反应法和共沉淀法。

高温固相反应法主要通过将固体形式的锂源、钴源、镍源、锰源的混合物进行研磨，再在1000℃左右高温下煅烧，得到无规则颗粒状的镍钴锰酸锂材料。而共沉淀法则通过将一定浓度的镍盐、钴盐和锰盐的混合溶液与氢氧化钠溶液反应，并在反应体系中加入氨根离子得到前体材料，最后在高温下对该前体材料与锂盐的混合物进行烧结，即得到实心的球形或类球形的镍钴锰酸锂材料。

举例来说，CN1622371A将镍盐、钴盐和锰盐与氢氧化钠、氨水在水溶液中进行反应，得到Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3(OH)₂的前躯体，再该前躯体与碳酸锂混合后进行烧结得到球形LiNi_xCo_yMn_zO₂材料；CN101510603A将镍盐、钴盐和锰盐与氢氧化钠、氨水在水溶液中进行反应，得到球形或类球形的镍钴锰氢氧化物A，然后对A进行预烧结，得到球形镍钴锰的复合氧化物B，最后将B加入乙醇中，并与氢氧化锂混合后进行烧结得到实心的球形LiNi_xCo_yMn_zO₂材料。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术提供的LiNi_xCo_yMn_zO₂材料的比容量及倍率性能较低。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种具有高比容量及高倍率性能的镍钴锰酸锂空心球及其制备方法及其应用。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种镍钴锰酸锂空心球，所述镍钴锰酸锂空心球的比表面积为150-250m²/g。

具体地，作为优选，所述镍钴锰酸锂空心球的粒径为2-4微米。

第二方面，本发明实施例提供了一种上述的镍钴锰酸锂空心球在制备锂离子电池中的应用。

第三方面，本发明实施例提供了一种镍钴锰酸锂空心球的制备方法，包括：

步骤a、按照化学式LiNi_xCo_yMn_zO₂的化学计量比，配制镍盐、钴盐和锰盐的混合物的水溶液；

步骤b、将预定量的碳球加入所述镍盐、钴盐和锰盐的混合物的水溶液中，超声震荡0.5-1h后继续搅拌0.5-1h，得到第一悬浮液；

步骤c、向所述第一悬浮液中加入尿素，搅拌均匀后，得到第二悬浮液，并在80-100℃下对所述第二悬浮液进行密封加热6-10h，得到第三悬浮液；

步骤d、从所述第三悬浮液中分离沉淀物，并对该沉淀物进行洗涤、干燥，得到Ni_xCo_yMn_z(OH)₂/C；