CN109449391A - 一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法 - Google Patents

一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109449391A
CN109449391A CN201811173363.XA CN201811173363A CN109449391A CN 109449391 A CN109449391 A CN 109449391A CN 201811173363 A CN201811173363 A CN 201811173363A CN 109449391 A CN109449391 A CN 109449391A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel cobalt
cobalt lithium
lithium aluminate
cathode material
class monocrystalline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811173363.XA
Other languages
English (en)
Inventor
刘艳侠
马立彬
李晶晶
侯奥林
于天恒
张锁江
刘凡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Process Engineering of CAS
Zhengzhou Institute of Emerging Industrial Technology
Original Assignee
Institute of Process Engineering of CAS
Zhengzhou Institute of Emerging Industrial Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Process Engineering of CAS, Zhengzhou Institute of Emerging Industrial Technology filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN201811173363.XA priority Critical patent/CN109449391A/zh
Publication of CN109449391A publication Critical patent/CN109449391A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/46—Alloys based on magnesium or aluminium
    • H01M4/463—Aluminium based
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，包括以下步骤：1）类单晶镍钴铝酸锂前驱体的制备；2）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备；3）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的包覆改性。本发明利用大颗粒球形前驱体，通过在配锂煅烧阶段加入添加剂，降低材料的熔点，使晶粒在较低的温度下开始生长发育，最终生成小颗粒单晶形貌的正极材料，减少了单晶三元材料在制备过程中的煅烧温度和时间，从而降低了生成成本；并对类单晶镍钴铝酸锂正极材料进行含锂化合物包覆改性，降低材料表面的残碱含量，阻止电解液对材料的侵蚀，有效抑制副反应，实现改善材料性能的目的。

Description

一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池正极材料领域，特别涉及一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法。
技术背景
锂离子电池二次电池具有容量高、循环长、自放电率低、无污染等优点，已被广泛应用于数码产品、便携式移动工具等领域。伴随着电子产品的不断更新，以及混合动力汽车、纯电动汽车的快速发展，对电池的能量密度提出了更高的要求。高镍系镍钴铝酸锂（LiNi0.8Co0.15Al0.05O2，简称NCA）正极材料，因其成本较低、容量高和环境友好，在动力电池领域有非常广阔的市场。
目前市场上NCA三元材料形貌多为一次颗粒聚集而成的球形二次颗粒，由于粒度分布较宽，材料的振实密度都较低；这类材料在极片辊压时，容易造成二次颗粒的破裂，导致材料与导电剂和粘结剂的接触不好，从而影响极片的压实密度和电化学性能；此类形貌材料进行表面包覆时，由于二次颗粒之间的间隙，无法使材料达到均匀的包覆的目的，同时二次颗粒的破裂，会造成新材料界面的裸露，副反应的增加，从而达不到预期的包覆效果。
通过制备成单晶或类单晶形貌的三元正极材料可以提高材料的振实密度和压实密度，避免材料在极片辊压过程中的破碎现象，降低电解液对正极材料的侵蚀。研究人员在三元正极材料单晶制备方面也做过很多工作，但大多数制备过程对前驱体尺寸有严格的要求，最后的煅烧温度也都在900℃以上，且需要多次的煅烧过程，最终增加了正极材料的阳离子混排程度，降低了材料的容量和循环性能。如申请号为201510072339.7的发明要求前驱体的大颗粒粒径满足10μm≤D50≤15μm，小颗粒粒径满足4μm≤D50≤7μm；申请号为201210693367.1的发明需要两次高温煅烧，煅烧温度达到了980℃。因此需开发出一种新型类单晶镍钴铝酸锂正极材料，来改善上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，通过使用大颗粒球形前驱体，加入添加剂，制备出小颗粒类单晶镍钴铝酸锂正极材料，并进行含锂化合物包覆改性，提高了材料的加工性能和电化学性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料，所述的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料为类单晶形貌，晶体结构为R-3m六方层状结构，粒径为D50≤10 μm。
所述的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，步骤如下：
（1）类单晶镍钴铝酸锂前驱体的制备：将镍钴铝酸锂氢氧化物前驱体在一定温度下进行煅烧，得到氧化物，冷却至室温后破碎并过200目筛，再将氧化物进行球磨破碎，得到粒度分布为D50≤ 8 μm的类单晶镍钴铝酸锂前驱体；
（2）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备：将类单晶镍钴铝酸锂前驱体与锂源和添加剂球磨混合均匀，在氧气气氛下进行煅烧，煅烧完毕冷却至室温后过200目筛，得到类单晶镍钴铝酸锂正极材料；
（3）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的包覆改性：将类单晶镍钴铝酸锂正极材料与包覆剂混合均匀，然后在氧气气氛下进行煅烧，冷却至室温后破碎，得到含有包覆层的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料。
所述步骤（1）中煅烧温度为200℃~500℃，煅烧时间为2~10h。
所述步骤（2）中添加剂为KF、NaF、NaCl、KCl、NaBO3、KBO3、B2O3、BaO、Bi2O3中的一种或几种。
所述步骤（2）中锂源质量为类单晶镍钴铝酸锂前驱体质量的40%-55%；所述添加剂质量为类单晶镍钴铝酸锂前驱体质量的0.05~20%。
所述步骤（2）中的煅烧过程分两个阶段进行，第一阶段煅烧温度为400~600℃，煅烧时间为1~10 h；第二阶段煅烧温度为600~800℃，煅烧时间为8~24 h；从第一阶段温度到第二阶段温度的升温速率为2~10℃/min。
所述步骤（3）中的包覆剂为氧化物或磷酸盐，其中氧化物为含有锆、铝、硼、钛元素中的一种或几种，磷酸盐为磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的一种或几种。
所述步骤（3）中包覆剂质量为镍钴铝酸锂正极材料质量的0.01~10%。
所述步骤（3）中煅烧温度为350~650℃，煅烧时间为3~10 h。
所述包覆层为含锂化合物Li-Zr-O, Li-Al-O, Li-B-O, Li-Ti-O, Li-P-O中的一种。
本发明与现有技术相比的有益效果为：
本发明利用任意粒度分布的镍钴铝酸锂前驱体，通过在配锂煅烧阶段加入添加剂，降低材料的熔点，使晶粒在较低的温度下开始生长发育，并分为两个阶段进行煅烧，最终生成具有单晶形貌的正极材料，减少了目前单晶三元材料在制备过程中的煅烧温度和时间，从而降低了生成成本；并对类单晶镍钴铝酸锂正极材料进行含锂化合物包覆改性，可降低材料表面的残碱含量，提高加工性能；与二次颗粒形貌的材料包覆改性相比，可以使包覆层分布的更为均匀，更能充分地发挥作用，阻止电解液对材料的侵蚀，有效抑制副反应，实现改善材料性能的目的；同时保持了单晶三元材料压实密度高的优点，避免了二次颗粒形成的材料在电池极片辊压过程中颗粒破碎的现象，提高了循环性能。
附图说明
图1为实施例1中得到的类单晶镍钴铝酸锂正极材料的扫描电镜图；
图2为实施例1中得到的类单晶镍钴铝酸锂正极材料的XRD表征；
图3为实施例1中得到的类单晶镍钴铝酸锂正极材料在0.2 C条件下的充放电曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施例高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法如下：
1)类单晶镍钴铝酸锂前驱体的制备：将镍钴铝酸锂氢氧化物前驱体在500℃煅烧4 h，得到氧化物，冷却至室温后破碎过200目筛，再将氧化物进行球磨破碎，得到粒度分布为D50为6 μm的类单晶镍钴铝酸锂前驱体；
2)类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备：按照氢氧化锂与前驱体的质量比为46%，添加剂B2O3与前驱体的质量比为5%，在氧气气氛下，第一阶段煅烧温度为500℃煅烧5h，第二阶段煅烧温度为750℃煅烧15 h，从500℃到750℃的升温速率为5℃/min，煅烧完毕冷却至室温后过200目筛网，得到类单晶镍钴铝酸锂正极材料；
3）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的包覆改性：按照氧化锆与类单晶镍钴铝酸锂正极材料的质量比为0.1%，混合均匀，然后在氧气气氛下600℃煅烧4 h，冷却至室温后破碎，得到D50为8.5 μ且包覆层为锆酸锂的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料。
类单晶镍钴铝酸锂正极材料的扫描电镜图见图1所示。图2为得到的类单晶镍钴铝酸锂正极材料的XRD表征，由图可知，(006)/(012)和(108)/(110)两对衍射峰分裂明显，表明该材料具有很好的R-3m六方层状结构。将所得产物组装成扣式电池在2.8~4.3 V范围内进行充放电，图3为得到的类单晶镍钴铝酸锂正极材料在0.2 C条件下的充放电曲线。0.2 C条件下，所得镍钴铝酸锂正极材料的放电比容量为197.5 mAh/g，具有较高的放电比容量。
实施例2
本实施例高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法如下：
1)类单晶镍钴铝酸锂前驱体的制备：将镍钴铝酸锂氢氧化物前驱体在200℃煅烧10h，得到氧化物，冷却至室温后破碎过200目筛，再将氧化物进行球磨破碎，得到粒度分布为D50为4.8 μm的类单晶镍钴铝酸锂前驱体；
2)类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备：按照氢氧化锂与前驱体的质量比为55%，添加剂NaCl和KCl与前驱体的质量比为0.05%，NaCl和KCl质量为1:1，其中，在氧气气氛下，第一阶段煅烧温度为400℃煅烧10 h，第二阶段煅烧温度为800℃煅烧8 h，从400℃到800℃的升温速率为10℃/min，煅烧完毕冷却至室温后过200目筛网，得到类单晶镍钴铝酸锂正极材料；
3）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的包覆改性：按照异丙醇铝与类单晶镍钴铝酸锂正极材料的质量比为0.01%，混合均匀，然后在氧气气氛下350℃煅烧10 h，冷却至室温后破碎，得到D50为6.9 μm且包覆层为偏铝酸锂的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料。
0.2 C条件下，所得镍钴铝酸锂正极材料的放电比容量为185.5 mAh/g。
实施例3
本实施例高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法如下：
1)类单晶镍钴铝酸锂前驱体的制备：将镍钴铝酸锂氢氧化物前驱体在450℃煅烧2 h，得到氧化物，冷却至室温后破碎过200目筛，再将氧化物进行球磨破碎，得到粒度分布为D50为7.5 μm的类单晶镍钴铝酸锂前驱体；
2)类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备：按照氢氧化锂与前驱体的质量比为40%，添加剂KF与前驱体的质量比为20%，在氧气气氛下，第一阶段煅烧温度为550℃煅烧4 h，第二阶段煅烧温度为600℃煅烧24 h，从550℃到600℃的升温速率为1℃/min，煅烧完毕冷却至室温后过200目筛网，得到类单晶镍钴铝酸锂正极材料；
3）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的包覆改性：按照磷酸氢二铵与类单晶镍钴铝酸锂正极材料的质量比为1%，混合均匀，然后在氧气气氛下400℃煅烧3 h，冷却至室温后破碎，得到D50为9.8 μm且包覆层为磷酸锂的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料。
0.2 C条件下，所得镍钴铝酸锂正极材料的放电比容量为176.2 mAh/g。
实施例4
本实施例高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法如下：
1)类单晶镍钴铝酸锂前驱体的制备：将镍钴铝酸锂氢氧化物前驱体在300℃煅烧6 h，得到氧化物，冷却至室温后破碎过200目筛，再将氧化物进行球磨破碎，得到粒度分布为D50为3.5 μm的类单晶镍钴铝酸锂前驱体；
2)类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备：按照氢氧化锂与前驱体的质量比为50%，添加剂KBO3与前驱体的质量比为3%，在氧气气氛下，第一阶段煅烧温度为600℃煅烧1h，第二阶段煅烧温度为700℃煅烧18 h，从500℃到700℃的升温速率为2℃/min，煅烧完毕冷却至室温后过200目筛网，得到类单晶镍钴铝酸锂正极材料；
3）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的包覆改性：按照三氧化二硼与类单晶镍钴铝酸锂正极材料的质量比为2%，混合均匀，然后在氧气气氛下620℃煅烧5 h，冷却至室温后破碎，得到D50为5.5 μm且包覆层为硼酸锂的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料。
0.2 C条件下，所得镍钴铝酸锂正极材料的放电比容量为191.8 mAh/g。
实施例5
本实施例高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法如下：
1)类单晶镍钴铝酸锂前驱体的制备：将镍钴铝酸锂氢氧化物前驱体在300℃煅烧7 h，得到氧化物，冷却至室温后破碎过200目筛，再将氧化物进行球磨破碎，得到粒度分布为D50为4 μm的类单晶镍钴铝酸锂前驱体；
2)类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备：按照氢氧化锂与前驱体的质量比为52%，添加剂Bi2O3与前驱体的质量比为15%，在氧气气氛下，第一阶段煅烧温度为450℃煅烧7 h，第二阶段煅烧温度为730℃煅烧16 h，从450℃到730℃的升温速率为7℃/min，煅烧完毕冷却至室温后过200目筛网，得到类单晶镍钴铝酸锂正极材料；
3）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的包覆改性：按照二氧化钛与类单晶镍钴铝酸锂正极材料的质量比为6%，混合均匀，然后在氧气气氛下650℃煅烧8 h，冷却至室温后破碎，得到D50为6.5 μm且包覆层为钛酸锂的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料。
0.2 C条件下，所得镍钴铝酸锂正极材料的放电比容量为183.5 mAh/g。
实施例6
本实施例高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法如下：
1)类单晶镍钴铝酸锂前驱体的制备：将镍钴铝酸锂氢氧化物前驱体在480℃煅烧6 h，得到氧化物，冷却至室温后破碎过200目筛，再将氧化物进行球磨破碎，得到粒度分布为D50为2 μm的类单晶镍钴铝酸锂前驱体；
2)类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备：按照氢氧化锂与前驱体的质量比为42%，添加剂BaO与前驱体的质量比为3.5%，在氧气气氛下，第一阶段煅烧温度为420℃煅烧5h，第二阶段煅烧温度为650℃煅烧20 h，从420℃到650℃的升温速率为6℃/min，煅烧完毕冷却至室温后过200目筛网，得到类单晶镍钴铝酸锂正极材料；
3）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的包覆改性：按照磷酸二氢铵和磷酸铵与类单晶镍钴铝酸锂正极材料的质量比为8%，其中磷酸二氢铵和磷酸铵的质量比为1:1，混合均匀，然后在氧气气氛下500℃煅烧6 h，冷却至室温后破碎，得到D50为3.8 μm且包覆层为磷酸锂的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料。
0.2 C条件下，所得镍钴铝酸锂正极材料的放电比容量为180.1 mAh/g。
实施例7
本实施例高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法如下：
1)类单晶镍钴铝酸锂前驱体的制备：将镍钴铝酸锂氢氧化物前驱体在430℃煅烧8 h，得到氧化物，冷却至室温后破碎过200目筛，再将氧化物进行球磨破碎，得到粒度分布为D50为4 μm的类单晶镍钴铝酸锂前驱体；
2)类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备：按照氢氧化锂与前驱体的质量比为45%，添加剂KBO3与前驱体的质量比为8%，在氧气气氛下，第一阶段煅烧温度为480℃煅烧6h，第二阶段煅烧温度为680℃煅烧15 h，从420℃到650℃的升温速率为5℃/min，煅烧完毕冷却至室温后过200目筛网，得到类单晶镍钴铝酸锂正极材料；
3）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的包覆改性：按照氧化锆和氧化铝与类单晶镍钴铝酸锂正极材料的质量比为6%，其中氧化锆和氧化铝的质量比为1:1，混合均匀，然后在氧气气氛下630℃煅烧4h，冷却至室温后破碎，得到D50为5.2 μm且包覆层为锆酸锂和偏铝酸锂混合的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料。
0.2 C条件下，所得镍钴铝酸锂正极材料的放电比容量为183.9 mAh/g。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料，其特征在于：所述的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料为类单晶形貌，晶体结构为R-3m六方层状结构，粒径为D50≤10 μm。
2.根据权利要求1所述的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）类单晶镍钴铝酸锂前驱体的制备：将镍钴铝酸锂氢氧化物前驱体在一定温度下进行煅烧，得到氧化物，冷却至室温后破碎并过200目筛，再将氧化物进行球磨破碎，得到粒度分布为D50≤ 8 μm的类单晶镍钴铝酸锂前驱体；
（2）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备：将类单晶镍钴铝酸锂前驱体与锂源和添加剂球磨混合均匀，在氧气气氛下进行煅烧，煅烧完毕冷却至室温后过200目筛，得到类单晶镍钴铝酸锂正极材料；
（3）类单晶镍钴铝酸锂正极材料的包覆改性：将类单晶镍钴铝酸锂正极材料与包覆剂混合均匀，然后在氧气气氛下进行煅烧，冷却至室温后破碎，得到含有包覆层的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料。
3.根据权利要求1所述的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中煅烧温度为200℃~500℃，煅烧时间为2~10h。
4.根据权利要求1所述的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中添加剂为KF、NaF、NaCl、KCl、NaBO3、KBO3、B2O3、BaO、Bi2O3中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中锂源质量为类单晶镍钴铝酸锂前驱体质量的40%-55%；所述添加剂质量为类单晶镍钴铝酸锂前驱体质量的0.05~20%。
6.根据权利要求1所述的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的煅烧过程分两个阶段进行，第一阶段煅烧温度为400~600℃，煅烧时间为1~10 h；第二阶段煅烧温度为600~800℃，煅烧时间为8~24 h；从第一阶段温度到第二阶段温度的升温速率为2~10℃/min。
7.根据权利要求1所述的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的包覆剂为氧化物或磷酸盐，其中氧化物为含有锆、铝、硼、钛元素中的一种或几种，磷酸盐为磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中包覆剂质量为镍钴铝酸锂正极材料质量的0.01~10%。
9.根据权利要求1所述的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中煅烧温度为350~650℃，煅烧时间为3~10 h。
10.根据权利要求1所制备的高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述包覆层为含锂化合物Li-Zr-O, Li-Al-O, Li-B-O, Li-Ti-O, Li-P-O中的一种。
CN201811173363.XA 2018-10-09 2018-10-09 一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法 Pending CN109449391A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811173363.XA CN109449391A (zh) 2018-10-09 2018-10-09 一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811173363.XA CN109449391A (zh) 2018-10-09 2018-10-09 一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109449391A true CN109449391A (zh) 2019-03-08

Family

ID=65546242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811173363.XA Pending CN109449391A (zh) 2018-10-09 2018-10-09 一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109449391A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110589901A (zh) * 2019-06-26 2019-12-20 浙江美都海创锂电科技有限公司 镍钴锰酸锂正极材料(Ni≥0.8)的制备方法
CN111628157A (zh) * 2020-06-30 2020-09-04 蜂巢能源科技有限公司 正极材料、其制备方法及锂离子电池
CN111900380A (zh) * 2020-08-10 2020-11-06 湖北融通高科先进材料有限公司 一种制备镍钴锰酸锂单晶三元材料的方法
CN112133904A (zh) * 2020-09-24 2020-12-25 江西普瑞美新材料科技有限公司 一种锂离子电池高镍三元正极材料及其制备方法
CN113328083A (zh) * 2021-06-29 2021-08-31 清远佳致新材料研究院有限公司 一种偏铝酸锂包覆的镍钴锰三元正极材料的制备方法
CN114122552A (zh) * 2021-11-23 2022-03-01 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 一种回收退役锂离子电池制备LiAlO2包覆单晶正极材料的方法
CN114538533A (zh) * 2022-01-25 2022-05-27 合肥融捷能源材料有限公司 一种镍钴锰酸锂及其制备方法和应用
CN114560510A (zh) * 2022-01-25 2022-05-31 合肥融捷能源材料有限公司 一种改性7系三元正极材料及其制备方法和应用
CN114613962A (zh) * 2022-03-21 2022-06-10 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种锂离子电池改性正极材料及其制备方法和应用
CN114784265A (zh) * 2022-05-19 2022-07-22 巴斯夫杉杉电池材料有限公司 一种改性高镍类单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和锂离子电池
CN117691095A (zh) * 2024-02-01 2024-03-12 吉林大学 一种富锂全固态电池正极材料、制备方法及其应用

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104979554A (zh) * 2014-04-02 2015-10-14 郭建 一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法
CN105322152A (zh) * 2014-09-05 2016-02-10 郭建 一种镍钴铝酸锂小单晶材料的制备方法
CN106159251A (zh) * 2015-03-31 2016-11-23 河南科隆新能源有限公司 一种类单晶锂电池三元正极材料及其制备方法
CN106328921A (zh) * 2015-06-25 2017-01-11 湖南桑顿新能源有限公司 一种高压实锂电正极材料ncm622的制备方法
CN106711444A (zh) * 2016-11-30 2017-05-24 荆门市格林美新材料有限公司 原位包覆改性的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法
CN107093741A (zh) * 2017-05-26 2017-08-25 郑州中科新兴产业技术研究院 一种高倍率镍钴铝酸锂正极材料的制备方法
CN107528064A (zh) * 2017-08-10 2017-12-29 广东邦普循环科技有限公司 一种高电压型类单晶三元正极材料及其制备方法
CN107768619A (zh) * 2017-09-26 2018-03-06 格林美（无锡）能源材料有限公司 一种高容量单晶高镍锂电池正极材料及其制备方法
CN108134069A (zh) * 2017-12-26 2018-06-08 深圳市贝特瑞纳米科技有限公司 一种锂离子电池正极材料的复合改性方法
CN108172819A (zh) * 2017-12-18 2018-06-15 佛山市德方纳米科技有限公司 低温制备单晶三元材料的方法及单晶三元材料
CN108557905A (zh) * 2018-04-23 2018-09-21 桑德集团有限公司 一种富锂锰基材料前驱体及其制备方法、富锂锰基正极材料及其制备方法、锂电池
CN108598457A (zh) * 2018-04-23 2018-09-28 桑德集团有限公司 一种单晶富锂锰基正极材料及其制备方法、锂离子电池

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104979554A (zh) * 2014-04-02 2015-10-14 郭建 一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法
CN105322152A (zh) * 2014-09-05 2016-02-10 郭建 一种镍钴铝酸锂小单晶材料的制备方法
CN106159251A (zh) * 2015-03-31 2016-11-23 河南科隆新能源有限公司 一种类单晶锂电池三元正极材料及其制备方法
CN106328921A (zh) * 2015-06-25 2017-01-11 湖南桑顿新能源有限公司 一种高压实锂电正极材料ncm622的制备方法
CN106711444A (zh) * 2016-11-30 2017-05-24 荆门市格林美新材料有限公司 原位包覆改性的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法
CN107093741A (zh) * 2017-05-26 2017-08-25 郑州中科新兴产业技术研究院 一种高倍率镍钴铝酸锂正极材料的制备方法
CN107528064A (zh) * 2017-08-10 2017-12-29 广东邦普循环科技有限公司 一种高电压型类单晶三元正极材料及其制备方法
CN107768619A (zh) * 2017-09-26 2018-03-06 格林美（无锡）能源材料有限公司 一种高容量单晶高镍锂电池正极材料及其制备方法
CN108172819A (zh) * 2017-12-18 2018-06-15 佛山市德方纳米科技有限公司 低温制备单晶三元材料的方法及单晶三元材料
CN108134069A (zh) * 2017-12-26 2018-06-08 深圳市贝特瑞纳米科技有限公司 一种锂离子电池正极材料的复合改性方法
CN108557905A (zh) * 2018-04-23 2018-09-21 桑德集团有限公司 一种富锂锰基材料前驱体及其制备方法、富锂锰基正极材料及其制备方法、锂电池
CN108598457A (zh) * 2018-04-23 2018-09-28 桑德集团有限公司 一种单晶富锂锰基正极材料及其制备方法、锂离子电池

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110589901A (zh) * 2019-06-26 2019-12-20 浙江美都海创锂电科技有限公司 镍钴锰酸锂正极材料(Ni≥0.8)的制备方法
CN111628157A (zh) * 2020-06-30 2020-09-04 蜂巢能源科技有限公司 正极材料、其制备方法及锂离子电池
CN111628157B (zh) * 2020-06-30 2024-03-26 蜂巢能源科技有限公司 正极材料、其制备方法及锂离子电池
CN111900380A (zh) * 2020-08-10 2020-11-06 湖北融通高科先进材料有限公司 一种制备镍钴锰酸锂单晶三元材料的方法
CN112133904A (zh) * 2020-09-24 2020-12-25 江西普瑞美新材料科技有限公司 一种锂离子电池高镍三元正极材料及其制备方法
CN113328083A (zh) * 2021-06-29 2021-08-31 清远佳致新材料研究院有限公司 一种偏铝酸锂包覆的镍钴锰三元正极材料的制备方法
CN114122552A (zh) * 2021-11-23 2022-03-01 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 一种回收退役锂离子电池制备LiAlO2包覆单晶正极材料的方法
CN114538533B (zh) * 2022-01-25 2023-10-27 合肥融捷能源材料有限公司 一种镍钴锰酸锂及其制备方法和应用
CN114538533A (zh) * 2022-01-25 2022-05-27 合肥融捷能源材料有限公司 一种镍钴锰酸锂及其制备方法和应用
CN114560510A (zh) * 2022-01-25 2022-05-31 合肥融捷能源材料有限公司 一种改性7系三元正极材料及其制备方法和应用
CN114560510B (zh) * 2022-01-25 2023-10-24 合肥融捷能源材料有限公司 一种改性7系三元正极材料及其制备方法和应用
CN114613962A (zh) * 2022-03-21 2022-06-10 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种锂离子电池改性正极材料及其制备方法和应用
CN114784265B (zh) * 2022-05-19 2023-11-21 巴斯夫杉杉电池材料有限公司 一种改性高镍类单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和锂离子电池
CN114784265A (zh) * 2022-05-19 2022-07-22 巴斯夫杉杉电池材料有限公司 一种改性高镍类单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和锂离子电池
CN117691095A (zh) * 2024-02-01 2024-03-12 吉林大学 一种富锂全固态电池正极材料、制备方法及其应用
CN117691095B (zh) * 2024-02-01 2024-04-23 吉林大学 一种富锂全固态电池正极材料、制备方法及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109449391A (zh) 一种高容量类单晶镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法
CN111592052B (zh) 镍锰酸锂复合材料、其制备方法及锂离子电池
CN110137488B (zh) 一种锂二次电池用高镍正极材料及其制备方法
KR101400593B1 (ko) 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN101308925B (zh) 锂离子电池复合包覆正极材料及其制备方法
CN101320807B (zh) 多元复合锂离子电池正极材料及其制备方法
CN110581269A (zh) 一种磷酸锂包覆锂离子电池高镍单晶三元正极材料及其制备方法
CN111009646B (zh) 一种具有包覆层的高倍率类单晶型镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法
CN106450282A (zh) 一种大单晶镍锰酸锂正极材料及其制备方法
CN108011144B (zh) 一种锂离子电池三元正极材料的回收处理工艺
CN113851652A (zh) 改性钠离子电池无钴正极材料、其制备方法及钠离子电池
CN103094576A (zh) 一种镍基正极材料及其制备方法和电池
WO2020151143A1 (zh) 一种预锂化材料及其制备方法和锂电池
CN102219262A (zh) 一种改进的低热固相反应制备层状富锂锰镍氧化物的方法
CN114141999A (zh) 耐高温高电压复合钴酸锂正极材料及其制备方法和应用
JPWO2021238050A5 (zh)
CN110606509B (zh) 球形锰酸锂正极材料及其制备方法和应用
CN110627128B (zh) 锰酸锂正极材料、制法及应用
CN114105117B (zh) 一种前驱体及磷酸镍铁锂正极材料的制备方法
CN111170369A (zh) 一种锰酸锂或镍锰酸锂材料及其制备方法和应用
CN110620217A (zh) 一种锌掺杂磷酸铁锂/碳复合材料及制备方法
CN103794758B (zh) 气相沉积法包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法
CN112110498B (zh) 小颗粒镍钴锰氧化物的制备方法和单晶镍钴锰酸锂正极材料的制备方法
CN115881942A (zh) 一种单晶型正极材料及其制备方法和应用
CN112635728B (zh) 一种石墨烯复合富锂锰基正极材料及其重构制备方法、锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190308

RJ01 Rejection of invention patent application after publication