[发明专利]一种锂离子二次电池用正极活性材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子二次电池用正极活性材料，所述锂离子二次电池用正极材料是在核材料上包覆物质N，核材料的通式为LixNiyMMeaO2，其中，0.90≤x≤1.25，0﹤y﹤1，0≤a≤0.1，其制备方法为原料的配备；核材料烧结及破碎处理；包覆；二次或多次烧结；水洗干燥。本发明通过掺杂和包覆处理，提高了该锂离子二次电池用正极材料的电化学性能，特别提高了循环性能和高温性能，同时稳定了材料的结构，提高了材料的稳定性和安全性能。当电池负极为锂负极时，工作电压为4.7V时，该材料表现出高能量密度，高稳定性、优异的循环性能和热稳定性。

主权项

一种锂离子二次电池用正极活性材料，其特征在于：所述锂离子二次电池用正极材料的为核材料上包覆材料N，核材料的通式为LixNiyMMeaO2，其中，0.90≤x≤1.25，0﹤y﹤1，0≤a≤0.1；在该核材料LixNiyMMeaO2上包覆壳材料N，包覆材料的掺量为核材料的0.01～15wt％，包覆材料N选自稀土元素：La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu氧化物、卤化物、氢氧化物、金属有机物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、草酸盐或与其他金属元素的复合氧化物的一种或者多种的混合物；所述Li选自氢氧化锂、碳酸锂、草酸锂中的一种或多种的混合物；所述的NiyM选自NiyM的氢氧化物、氧化物、氯化物、硼化物、氟化物、有机金属物、羟基氧化物、碳酸盐或者草酸盐中的一种或者多种；所述的Me为选自为稀土元素：La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的氧化物、卤化物、氢氧化物、金属有机物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、草酸盐或与其他金属元素的复合氧化物的一种或者多种的混合物；在该核材料LixNiyMMeaO2上包覆材料N，包覆材料的掺量为核材料的0.01～15wt％，壳材料N选自为F元素的金属化合物或F元素的金属化合物与掺杂剂Me中所提及的物质一种或多种的混合物；所述锂离子二次电池用的正极材料中残存的LiOH的重量含量在0.10％以下，残存的Li2CO3的重量含量在0.20％以下；所述的锂离子二次电池用正极活性材料的制备方法，包括如下步骤：第一步，原料的配备：将锂源物质、NiyM物质和掺杂剂Me按照通式LixNiyMMeaO2，其中，0.90≤x≤1.30，0﹤y﹤1，0≤a≤0.1进行配备，混合均匀，混合方法为湿式混合或干式混合；第二步，核材料烧结及破碎处理：烧结主温度控制在500～1200℃，主温区烧结时间为5～40h，烧结过程中需通入空气或者氧气，通气量控制范围为2～30m3/h，将烧结后的物料经破碎、分级、过筛、除铁的工艺处理，得到核材料LixNiyMMeaO2，其中，0.90≤x≤1.30，0﹤y﹤1，0≤a≤0.1；第三步，包覆：将第二步中的物质进行包覆，包覆材料为N，包覆方法为湿式包覆、干式包覆或共沉淀包覆；第四步，多次烧结：将第三步中包覆好的物料进行烧结，烧结主温度控制在450～1100℃，主温区烧结时间为5～36h，烧结过程中需通入空气或者氧气，通气量控制范围为2～30m3/h，根据产品性能要求，进行三次以上烧结，烧结条件同二次烧结，烧结后的物料按照需要进行破碎、分级、过筛、除铁的工艺处理；第五步，水洗干燥：将第四步的物料进行水洗干燥，控制其碱残余量，LiOH≤0.10wt％，Li2CO3≤0.20wt％，若经过第四步处理后的物料的碱残留量符合LiOH≤0.10wt％，Li2CO3≤0.20wt％，则可不水洗。