[发明专利]一种低阳离子混排高镍球形锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料，更具体是一种低阳离子混排高镍球形锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

随着电动汽车产业的发展，动力锂离子电池需求量不断增大。然而，动力锂离子电池对电池材料的容量、安全性和循环性等方面的要求更高。目前，市场上的磷酸铁锂和普通三元锂离子电池电池材料已经越来越难以满足动力电池的要求，亟需开发新的锂离子电池正极材料。

高镍锂离子电池材料因容量高，价格合适而受到广泛的关注，也被誉为下一代最重要的动力锂离子电池正极材料之一。然而，高镍锂离子电池正极材料的镍含量高，制备条件极为苛刻。在烧结制备过程，难以将大量的+2 价的镍离子完全氧化，导致材料中存在缺陷，尤其表现在材料晶体结构中的阳离子混排度高，材料的电化学性能下降，制约着该材料的进一步发展和应用。因此开发低阳离子混排的高镍锂离子电池正极材料，进而提高材料的循环性能是当前动力离子电池市场的迫切需求和研究的热点内容。

发明内容

为了解决上述问题，本发明开发了“前驱体混锂预热处理-富氧高温焙烧-低温退火”的高镍锂离子电池正极材料合成工艺。该方法操作简单、设备要求低、易于市场化推广，市场前景广阔。

为了实现上述目的，本发明提供了一种低阳离子混排高镍球形锂离子电池正极材料的制备方法，包括将化学式为Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂的高镍前驱体与锂源化合物进行混合，预热，预热后升温，保温，保温后降温，退火，冷却的步骤；其中，0.5<x<1，x+y<1。

本发明还提供一种低阳离子混排高镍球形锂离子电池正极材料，根据前文所述的制备方法制备得到。

通过上述技术方案，本发明开发了“前驱体混锂预热处理-富氧高温焙烧-低温退火”的高镍锂离子电池正极材料合成工艺。通过预热处理，使前驱体材料和锂盐融合完全；通过富氧焙烧，强化氧化过程，使低价的镍离子完全氧化，避免杂相生成；通过低温退火，改善晶体中阳离子的排序，使晶体结构更加有序，提升材料的电化学性能。该方法操作简单、设备要求低、易于市场化推广，市场前景广阔。制备的高镍锂离子电池正极材料具有典型α-NaFeO2的层状结构，材料XRD峰型完整，无杂相生成，晶面(006)和 (102)分峰明显，I(003)/I(104)>1.2，高镍材料结晶度高，阳离子混排程度低。电池测试结果显示，在1C放电条件，材料的首次放电容量可达在 160mAh/g以上，循环100次后，容量仍保持在130mAh/g以上，显示了良好的循环性能。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例1制得的高镍锂正极材料的扫描电镜检测形貌图；

图2为本发明实施例1制得的高镍锂正极材料的X射线衍射图；

图3为本发明实施例1制得的高镍锂电池正极材料的循环性能曲线；

图4为本发明实施例2制得的高镍锂电池正极材料的循环性能曲线。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种低阳离子混排高镍球形锂离子电池正极材料的制备方法，包括将化学式为Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂的高镍前驱体与锂源化合物进行混合，预热，预热后升温，保温，保温后降温，退火，冷却的步骤；其中0.5<x<1，x+y<1。