一种锂离子电池用高体积能量密度三元正极材料及制备方法与流程

文档序号:19738544发布日期:2020-01-18 04:51阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高体积能量密度锂离子电池正极材料的制备方法,包括下述步骤:

s1、将三元正前驱体、锂盐和掺杂氧化物混合均匀;

s2、将s1中的混合物在氧气或空气气氛炉中预烧结,待其冷却,在预烧材料中加入形体改良剂,混合均匀;

s3、将s2中所得材料在氧气或空气气氛下进行烧结,得到所述高体积能量密度单晶三元正极材料。

2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s1中所述三元正极前驱体为镍钴锰(ncm型)前驱体或镍钴铝(nca型)前驱体,化学式为niacobmnc(oh)2或者niacobmncco3或者是niacobalc(oh)2,其中1≥a≥b≥c≥0,优选a≥0.5;所述锂盐为一水合氢氧化锂、硝酸锂、醋酸锂或者碳酸锂等中的一种或者多种。

3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s1中所述掺杂氧化物的阳离子包括mg、ti、v、cr、cu、zn、ga、ge、si、al、b、y、zr、nb、mo、ag、cd、in、sn、sb、la、ta、w、pt、bi、re、ce、ir、au、ha、ba、eu、nd、gd中的一种或者多种;所述三元前驱体、锂盐、掺杂氧化物的的摩尔比为1:0.8-1.3:0.005-0.05,优选为1:1-1.2:0.01-0.03。

4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述形体改良剂,其阳离子是多电子价态的过渡金属,比如钛、铈、钒、镧等,阴离子为卤素、酸根、氧负离子、烷基醇。

5.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于,三元前驱体和形体改良剂的摩尔比为:1:0.001-0.02,优选为1:005-0.008。

6.如权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于,所述形体改良剂选自铈、镧的卤化物,优选为氟化铈或氯化镧。

7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s3中所述烧结是指在是指在氧气或空气气氛下于680-1000℃烧结20-50小时。

8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述烧结采用分阶段升温和降温的烧结程序,其中分阶段烧结分为多个升温阶段和一个降温阶段,升温阶段的烧结温度在680-1000℃,降温阶段的烧结温度为600-800℃。

9.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述烧结是混合物料在氧气或空气气氛下,采用分阶段烧结工艺:共进行m次烧结,其中3≤m≤10,优选为3≤m≤6;先进行m-1次升温的烧结阶段,再进行第m次的降温烧结,其中m-1次的升温阶段以一定的升温速率至该阶段的目标温度,保温后再进行下一阶段的烧结;直到第m次烧结,降温至目标温度后保温,烧结结束,自然冷却降温后,最终得到高体积比能量高三元正极材料。

优选地,升温阶段的升温速率为5-15℃·min-1,升温阶段中起始烧结温度为400-700℃,升温至680-1000℃,再进行第m次的降温烧结,烧结温度为600-800℃;和/或控制每个升温阶段的升温速率相差不超过20%,烧结阶段总的保温时间为20-50小时,每个阶段的保温时间相差不超过20%。

10.一种锂离子电池正极材料,其特征在于,通过权利要求1-9任一项所述制备方法制得。

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