CN109980192A - 一种镍钴硅酸锂基复合正极材料及其制备方法 - Google Patents

一种镍钴硅酸锂基复合正极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109980192A
CN109980192A CN201711466561.0A CN201711466561A CN109980192A CN 109980192 A CN109980192 A CN 109980192A CN 201711466561 A CN201711466561 A CN 201711466561A CN 109980192 A CN109980192 A CN 109980192A
Authority
CN
China
Prior art keywords
source
nickel
positive pole
composite positive
indium
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.)
Granted
Application number
CN201711466561.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109980192B (zh
Inventor
许开华
王星宁
徐世国
徐中领
许国干
李伟
张玉军
刘钰
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.)
Greenmei Hubei New Energy Materials Co ltd
Original Assignee
Grammy (wuxi) Energy Materials Co Ltd
GEM Co Ltd China
Jingmen GEM New Material Co Ltd
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 Grammy (wuxi) Energy Materials Co Ltd, GEM Co Ltd China, Jingmen GEM New Material Co Ltd filed Critical Grammy (wuxi) Energy Materials Co Ltd
Priority to CN201711466561.0A priority Critical patent/CN109980192B/zh
Publication of CN109980192A publication Critical patent/CN109980192A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109980192B publication Critical patent/CN109980192B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • 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
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种镍钴硅酸锂基复合正极材料，其化学表达式为：LiNi0.8Co0.1Si0.1‑x‑ yInxIryO2，其中，x≥0，0≤y≤0.02。本发明还公开了该复合正极材料的制备方法。本发明通过采用喷雾干燥的方式合成掺杂铟和铱的镍钴硅三元前躯体，实现了掺杂元素铟和铱在充放电过程中不发生价态和体积的变化，使得正极材料不失电化学活性且结构稳定性好、循环寿命长、安全性能高。

Description

一种镍钴硅酸锂基复合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技术领域，具体涉及一种镍钴硅酸锂基复合正极材料及其制备方法。
背景技术
镍钴锰三元正极材料由于具有较高的能量密度以及较低的成本被广泛应用于3C产品以及新能源汽车领域；但单纯的镍钴锰酸锂(LNCM)由于结构稳定性欠佳，在充放电过程中很容易由于Li离子的脱嵌以及Ni、Co、Mn离子价态的变化造成材料结构的塌陷，对材料的循环寿命及安全性造成极大的危害；在充电电压低于4.4V(相对于Li+/Li)过程中，一般认为Ni离子会发生Ni2+/3+到Ni4+的转变，并伴随体积的收缩，继续充电，在较高电压下，Co3+参与反应，材料中出现Co4+。如果充电电压过高、充电深度过大，材料的体积收缩将不可逆转，并最终失去电化学活性。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种镍钴硅酸锂基复合正极材料，解决了现有技术中正极材料的结构稳定性差、安全性能差的问题，本发明目的还提供了该复合材料的制备方法，该方法解决了现有技术中掺杂元素在充放电过程中易变价态，造成正极材料循环寿命短的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种镍钴硅酸锂基复合正极材料，其化学表达式为：LiNi0.8Co0.1Si0.1-x-yInxIryO2，其中，x≥0，0≤y≤0.02。
本发明的另一个技术方案是这样实现的：一种镍钴硅酸锂基复合正极材料的制备方法，该方法通过如下步骤实现：
步骤1，将蒸馏水加入锂源、镍源、钴源、铟源和铱源的混合物中并球磨1～10h，获得球磨后的混合溶液；
步骤2，对所述步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释，获得混合浆料；
步骤3，对所述步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将所述步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅加入高速混料机中混合均匀并烧结、冷却，获得烧结后物料；
步骤5，将所述步骤4获得的烧结后物料和包覆剂加入高速混料机中混合均匀并烧结、冷却、过筛，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料。
优选地，所述步骤1中，所述锂源、镍源、钴源、铟源和铱源的混合物中锂、镍、钴、硅、铟与铱的摩尔比为1：0.8：0.1：0.1-x-y：x：y，其中，x≥0，0≤y≤0.02。
优选地，所述步骤1中，所述球磨后的混合溶液中水与锂源、镍源、钴源、铟源、铱源混合物的液固重量比为(0.5～1):1。
优选地，所述步骤1中，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂中的至少一种；所述镍源为硫酸镍、草酸镍中的至少一种；所述钴源为硫酸钴、草酸钴中的至少一种；所述铟源为硫酸铟、草酸铟中的至少一种；所述铱源为硫酸铱、草酸铱中的至少一种。
优选地，所述步骤2中，所述混合浆料中水与锂源、镍源、钴源、铟源、铱源混合物的液固重量比为(2～10):1。
优选地，所述步骤4中，所述前驱体和纳米二氧化硅的摩尔比为1:(0.05～0.1)。
优选地，所述步骤4中，所述烧结的温度为700～1100℃，烧结的时间为8～15h。
优选地，所述步骤5中，所述包覆剂的质量为烧结后物料质量的0.5～2％；所述包覆剂为硫化铟和磷酸锶、氧化钼、氧化铈、氧化铱、氧化铋中的至少一种。
优选地，所述步骤5中，所述烧结的温度为600～1000℃，烧结的时间为4～10h。
与现有技术相比，本发明通过采用喷雾干燥的方式合成掺杂In3+和Ir3+的镍钴硅三元前躯体，实现了掺杂元素In3+和Ir3+在充放电过程中不发生价态和体积的变化，使得正极材料不失电化学活性且结构稳定性好、循环寿命长、安全性能高。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了实施例提供了一种镍钴硅酸锂基复合正极材料，其化学表达式为：LiNi0.8Co0.1Si0.1-x-yInxIryO2，其中，x≥0，0≤y≤0.02。
本发明还提供了一种镍钴硅酸锂基复合正极材料的制备方法，该方法通过如下步骤实现：
步骤1，将蒸馏水加入锂源、镍源、钴源、铟源和铱源的混合物中并球磨1～10h，获得球磨后的混合溶液；
其中，锂源、镍源、钴源、铟源和铱源的混合物中锂、镍、钴、硅、铟与铱的摩尔比为1：0.8：0.1：0.1-x-y：x：y，其中，x≥0，0≤y≤0.02；球磨后的混合溶液中水与锂源、镍源、钴源、铟源、铱源混合物的液固重量比为(0.5～1):1；锂源为碳酸锂、氢氧化锂中的至少一种；所述镍源为硫酸镍、草酸镍中的至少一种；所述钴源为硫酸钴、草酸钴中的至少一种；所述铟源为硫酸铟、草酸铟中的至少一种；所述铱源为硫酸铱、草酸铱中的至少一种；
步骤2，对步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释，获得混合浆料；其中，混合浆料中水与锂源、镍源、钴源、铟源、铱源混合物的液固重量比为(2～10):1；
步骤3，在200～300℃下对步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅加入高速混料机中混合10～30min，并在700～1100℃下烧结8～15h、冷却，获得烧结后物料；其中前驱体和纳米二氧化硅的摩尔比为1:(0.05～0.1)；
步骤5，将步骤4获得的烧结后物料和包覆剂加入高速混料机中混合10～30min，并在600～1000℃下烧结4～10h、冷却、过300～400目筛网，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料；其中，包覆剂的质量为烧结后物料质量的0.5～2％；包覆剂为硫化铟和磷酸锶、氧化钼、氧化铈、氧化铱、氧化铋中的至少一种。
本发明通过采用喷雾干燥的方式合成掺杂In3+和Ir3+的镍钴硅三元前躯体，实现了掺杂元素铟和铱在充放电过程中不发生价态和体积的变化，使得正极材料不失电化学活性且结构稳定性好、循环寿命长、安全性能高。
实施例1
制备LiNi0.8Co0.1Si0.08In0.01Ir0.01O2复合正极材料
步骤1，室温条件下，将氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱按摩尔比1：0.8：0.1:0.01:0.01混合均匀，并按照水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为1:1向其混合物中加入蒸馏水，球磨混合2h，获得球磨后的混合溶液；
步骤2，对步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释至水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为4:1，获得混合浆料；
步骤3，在250℃下对步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅按摩尔比为1:0.08加入高速混料机中混合20min，并在800℃下烧结10h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却，获得烧结后物料；
步骤5，将步骤4获得的烧结后物料和质量为烧结后物料质量的0.6％的磷酸锶、氧化钼混合物加入高速混料机中混合20min，并在700℃下烧结6h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却、过325目筛网，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料(LiNi0.8Co0.1Si0.08In0.01Ir0.01O2)。
实施例2
制备LiNi0.8Co0.1Si0.08In0.01Ir0.01O2复合正极材料
步骤1，室温条件下，将氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱按摩尔比1：0.8：0.1:0.01:0.01混合均匀，并按照水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为0.5:1向其混合物中加入蒸馏水，球磨混合2h，获得球磨后的混合溶液；
步骤2，对步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释至水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为2:1，获得混合浆料；
步骤3，在200℃下对步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅按摩尔比为1:0.08加入高速混料机中混合10min，并在700℃下烧结15h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却，获得烧结后物料；
步骤5，将步骤4获得的烧结后物料和质量为烧结后物料质量的0.6％的磷酸锶、氧化钼混合物加入高速混料机中混合10min，并在600℃下烧结10h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却、过325目筛网，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料(LiNi0.8Co0.1Si0.08In0.01Ir0.01O2)。
实施例3
制备LiNi0.8Co0.1Si0.08In0.01Ir0.01O2复合正极材料
步骤1，室温条件下，将氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱按摩尔比1：0.8：0.1:0.01:0.01混合均匀，并按照水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为0.8:1向其混合物中加入蒸馏水，球磨混合2h，获得球磨后的混合溶液；
步骤2，对步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释至水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为10:1，获得混合浆料；
步骤3，在300℃下对步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅按摩尔比为1:0.08加入高速混料机中混合30min，并在1100℃下烧结8h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却，获得烧结后物料；
步骤5，将步骤4获得的烧结后物料和质量为烧结后物料质量的0.6％的磷酸锶、氧化钼混合物加入高速混料机中混合30min，并在1000℃下烧结4h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却、过325目筛网，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料(LiNi0.8Co0.1Si0.08In0.01Ir0.01O2)。
实施例4
制备LiNi0.8Co0.1Si0.07In0.01Ir0.02O2复合正极材料
步骤1，室温条件下，将氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱按摩尔比1：0.8：0.1:0.01:0.02混合均匀，并按照水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为1:1向其混合物中加入蒸馏水，球磨混合2h，获得球磨后的混合溶液；
步骤2，对步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释至水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为4:1，获得混合浆料；
步骤3，在250℃下对步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅按摩尔比为1:0.07加入高速混料机中混合20min，并在800℃下烧结10h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却，获得烧结后物料；
步骤5，将步骤4获得的烧结后物料和质量为烧结后物料质量的0.5％的磷酸锶、氧化钼混合物加入高速混料机中混合20min，并在700℃下烧结6h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却、过325目筛网，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料(LiNi0.8Co0.1Si0.07In0.01Ir0.02O2)。
实施例5
制备LiNi0.8Co0.1Si0.07In0.01Ir0.02O2复合正极材料
步骤1，室温条件下，将氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱按摩尔比1：0.8：0.1:0.01:0.02混合均匀，并按照水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为0.5:1向其混合物中加入蒸馏水，球磨混合2h，获得球磨后的混合溶液；
步骤2，对步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释至水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为2:1，获得混合浆料；
步骤3，在200℃下对步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅按摩尔比为1:0.07加入高速混料机中混合10min，并在700℃下烧结15h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却，获得烧结后物料；
步骤5，将步骤4获得的烧结后物料和质量为烧结后物料质量的0.5％的磷酸锶、氧化钼混合物加入高速混料机中混合10min，并在600℃下烧结10h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却、过325目筛网，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料(LiNi0.8Co0.1Si0.07In0.01Ir0.02O2)。
实施例6
制备LiNi0.8Co0.1Si0.07In0.01Ir0.02O2复合正极材料
步骤1，室温条件下，将氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱按摩尔比1：0.8：0.1:0.01:0.02混合均匀，并按照水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为0.8:1向其混合物中加入蒸馏水，球磨混合2h，获得球磨后的混合溶液；
步骤2，对步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释至水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为10:1，获得混合浆料；
步骤3，在300℃下对步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅按摩尔比为1:0.07加入高速混料机中混合30min，并在1100℃下烧结8h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却，获得烧结后物料；
步骤5，将步骤4获得的烧结后物料和质量为烧结后物料质量的0.5％的磷酸锶、氧化钼混合物加入高速混料机中混合30min，并在1000℃下烧结4h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却、过325目筛网，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料(LiNi0.8Co0.1Si0.07In0.01Ir0.02O2)。
实施例7
制备LiNi0.8Co0.1Si0.06In0.02Ir0.02O2复合正极材料
步骤1，室温条件下，将氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱按摩尔比1：0.8：0.1:0.02:0.02混合均匀，并按照水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为1:1向其混合物中加入蒸馏水，球磨混合2h，获得球磨后的混合溶液；
步骤2，对步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释至水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为4:1，获得混合浆料；
步骤3，在250℃下对步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅按摩尔比为1:0.06加入高速混料机中混合20min，并在800℃下烧结10h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却，获得烧结后物料；
步骤5，将步骤4获得的烧结后物料和质量为烧结后物料质量的1％的磷酸锶、氧化钼混合物加入高速混料机中混合20min，并在700℃下烧结6h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却、过325目筛网，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料(LiNi0.8Co0.1Si0.06In0.02Ir0.02O2)。
实施例8
制备LiNi0.8Co0.1Si0.07In0.01Ir0.02O2复合正极材料
步骤1，室温条件下，将氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱按摩尔比1：0.8：0.1:0.02:0.02混合均匀，并按照水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为0.5:1向其混合物中加入蒸馏水，球磨混合2h，获得球磨后的混合溶液；
步骤2，对步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释至水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为2:1，获得混合浆料；
步骤3，在200℃下对步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅按摩尔比为1:0.06加入高速混料机中混合10min，并在700℃下烧结15h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却，获得烧结后物料；
步骤5，将步骤4获得的烧结后物料和质量为烧结后物料质量的1％的磷酸锶、氧化钼混合物加入高速混料机中混合10min，并在600℃下烧结10h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却、过325目筛网，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料(LiNi0.8Co0.1Si0.07In0.01Ir0.02O2)。
实施例9
制备LiNi0.8Co0.1Si0.07In0.01Ir0.02O2复合正极材料
步骤1，室温条件下，将氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱按摩尔比1：0.8：0.1:0.02:0.02混合均匀，并按照水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为0.8:1向其混合物中加入蒸馏水，球磨混合2h，获得球磨后的混合溶液；
步骤2，对步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释至水与氢氧化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铟和硫酸铱混合物的液固重量比为10:1，获得混合浆料；
步骤3，在300℃下对步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅按摩尔比为1:0.06加入高速混料机中混合30min，并在1100℃下烧结8h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却，获得烧结后物料；
步骤5，将步骤4获得的烧结后物料和质量为烧结后物料质量的1％的磷酸锶、氧化钼混合物加入高速混料机中混合30min，并在1000℃下烧结4h(烧结过程中鼓入空气，空气流量为1m3/h)、冷却、过325目筛网，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料(LiNi0.8Co0.1Si0.07In0.01Ir0.02O2)。
装配扣式电池及检测：
分别将实施例1和4获得的镍钴硅酸锂基复合正极材料与常规材料作为正极，金属锂片为负极，分别装配成扣式电池进行充放电对比测试，检测结果如下表：
表1为实施例1-9获得的电池正极材料以及常规电池正极材料的放电比容量检测数据
50次循环充放电后的比容量(mAh/g)
实施例1 189
实施例2 188
实施例3 189
实施例4 190
实施例5 187
实施例6 186
实施例7 185
实施例8 188
实施例9 189
常规材料 176
从表1中可以得出：采用本发明实施例1-9获得的镍钴硅酸锂基复合正极材料制得的电池在50次循环充放电后的比容量均要优于常规电池正极材料获得的电池在50次循环充放电后的比容量；这也足以证明，本发明实施例1至实施例9获得的镍钴硅酸锂基复合正极材料制得的电池的循环性能要优于常规电池正极材料获得的电池的循环性能以及比容量且使用寿命长。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种镍钴硅酸锂基复合正极材料，其特征在于，其化学表达式为：LiNi0.8Co0.1Si0.1-x- yInxIryO2，其中，x≥0，0≤y≤0.02。
2.一种镍钴硅酸锂基复合正极材料的制备方法，其特征在于，该方法通过如下步骤实现：
步骤1，将蒸馏水加入锂源、镍源、钴源、铟源和铱源的混合物中并球磨1～10h，获得球磨后的混合溶液；
步骤2，对所述步骤1获得的球磨后的混合溶液进行加水稀释，获得混合浆料；
步骤3，对所述步骤2获得的混合浆料进行喷雾干燥，获得前驱体；
步骤4，将所述步骤3获得的前驱体和纳米二氧化硅加入高速混料机中混合均匀并烧结、冷却，获得烧结后物料；
步骤5，将所述步骤4获得的烧结后物料和包覆剂加入高速混料机中混合均匀并烧结、冷却、过筛，获得镍钴硅酸锂基复合正极材料。
3.根据权利要求2所述的一种镍钴硅酸锂基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述锂源、镍源、钴源、铟源和铱源的混合物中锂、镍、钴、硅、铟与铱的摩尔比为1：0.8：0.1：0.1-x-y：x：y，其中，x≥0，0≤y≤0.02。
4.根据权利要求3所述的一种镍钴硅酸锂基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述球磨后的混合溶液中水与锂源、镍源、钴源、铟源、铱源混合物的液固重量比为(0.5～1):1。
5.根据权利要求4所述的一种镍钴硅酸锂基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂中的至少一种；所述镍源为硫酸镍、草酸镍中的至少一种；所述钴源为硫酸钴、草酸钴中的至少一种；所述铟源为硫酸铟、草酸铟中的至少一种；所述铱源为硫酸铱、草酸铱中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的一种镍钴硅酸锂基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，所述混合浆料中水与锂源、镍源、钴源、铟源、铱源混合物的液固重量比为(2～10):1。
7.根据权利要求6所述的一种镍钴硅酸锂基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述前驱体和纳米二氧化硅的摩尔比为1:(0.05～0.1)。
8.根据权利要求7所述的一种镍钴硅酸锂基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述烧结的温度为700～1100℃，烧结的时间为8～15h。
9.根据权利要求8所述的一种镍钴硅酸锂基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，所述包覆剂的质量为烧结后物料质量的0.5～2％；所述包覆剂为硫化铟和磷酸锶、氧化钼、氧化铈、氧化铱、氧化铋中的至少一种。
10.根据权利要求2-9任意一项所述的一种镍钴硅酸锂基复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，所述烧结的温度为600～1000℃，烧结的时间为4～10h。
CN201711466561.0A 2017-12-28 2017-12-28 一种镍钴硅酸锂基复合正极材料及其制备方法 Active CN109980192B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711466561.0A CN109980192B (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种镍钴硅酸锂基复合正极材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711466561.0A CN109980192B (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种镍钴硅酸锂基复合正极材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109980192A true CN109980192A (zh) 2019-07-05
CN109980192B CN109980192B (zh) 2022-06-07

Family

ID=67075301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711466561.0A Active CN109980192B (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种镍钴硅酸锂基复合正极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109980192B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1667865A (zh) * 2004-03-12 2005-09-14 三星Sdi株式会社 锂二次电池
JP2009123464A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Sony Corp リチウムイオン二次電池用正極活物質、正極、その製造方法及びリチウムイオン二次電池
CN101621125A (zh) * 2009-02-13 2010-01-06 成都晶元新材料技术有限公司 一种镍钴锰多元掺杂锂离子电池正极材料及其制备方法
CN104600273A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 北京有色金属研究总院 一种含磷的锂离子电池正极材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1667865A (zh) * 2004-03-12 2005-09-14 三星Sdi株式会社 锂二次电池
JP2009123464A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Sony Corp リチウムイオン二次電池用正極活物質、正極、その製造方法及びリチウムイオン二次電池
CN101621125A (zh) * 2009-02-13 2010-01-06 成都晶元新材料技术有限公司 一种镍钴锰多元掺杂锂离子电池正极材料及其制备方法
CN104600273A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 北京有色金属研究总院 一种含磷的锂离子电池正极材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109980192B (zh) 2022-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105958042B (zh) 一种原位合成Li2MnO3包覆改性的锂离子电池正极材料及其合成方法
CN104157831B (zh) 一种核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料及其制备方法
CN105226264B (zh) 一种钠离子电池富钠正极材料及其制备方法和钠离子电池
CN106340638B (zh) 一种双层中空结构的高倍率富锂锰基正极材料及其制备方法
CN102790217B (zh) 碳包覆四氧化三铁锂离子电池负极材料及其制备方法
CN103474625B (zh) 一种核壳结构的新型锂离子电池正极材料包覆方法
CN103972499B (zh) 一种改性的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法
CN104466099B (zh) 一种锂离子电池高电压钴酸锂基复合正极材料及其制备方法
CN105161693B (zh) 一种高循环锂电多元正极材料ncm及其制备方法
CN103094558A (zh) 一种铁酸锌基纳米复合材料、制备方法及其用途
CN106450276B (zh) 锂离子电池电极改性材料、其制备方法及锂离子电池
CN104733721A (zh) 液相糖包覆喷雾干燥制备镍钴锰酸锂三元正极材料的方法
CN108400321A (zh) 一种镍钴铁酸锂正极材料及其制备方法
CN105355911A (zh) 一种氧化铝包覆镍钴锰酸锂正极材料的制备方法
CN105958063B (zh) 一种锂离子电池用镍钴铝正极材料的制备方法
CN106450211A (zh) 一种表面包覆复合的富锂锰基正极材料及其制备方法
CN108172825A (zh) 一种高电压高压实低成本钴酸锂正极材料及其制备方法
CN104835957B (zh) 一种锂离子电池所用高镍三元材料的制备方法
CN109244416A (zh) 一种提高锂离子电池高镍三元材料电化学性能的方法
CN109786697A (zh) 一种高电压镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
CN107768619A (zh) 一种高容量单晶高镍锂电池正极材料及其制备方法
CN104795555A (zh) 一种水溶液钠离子电池及其正极材料、制备方法和用途
CN105591094A (zh) 一种高性能球形锰酸锂系正极材料的制备方法
CN106711439A (zh) 一种Mg、Ti复合掺杂富锂锰基正极材料的制备方法
CN109873140A (zh) 一种锂离子电池石墨烯复合三元正极材料及其制备方法

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
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220124

Address after: 448000 No. 8, Yingbin Avenue, Duodao District, Jingmen City, Hubei Province

Applicant after: Greenmei (Hubei) new energy materials Co.,Ltd.

Address before: No. 235, Shuo Fang Zhen FA Road, Xinwu District, Wuxi City, Jiangsu Province, 214028

Applicant before: GEM (WUXI) ENERGY MATERIAL Co.,Ltd.

Applicant before: JINGMEN GEM Co.,Ltd.

Applicant before: GEM Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant