一种锂离子正极材料，该正极材料的化学通式为ＬｉＮｉ↓［１－ｘ－ｙ］Ｃｏ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］Ｏ↓［２］，其中，０≤ｘ＜１，０＜ｙ≤０．８，０＜ｘ＋ｙ＜１，Ｍ是选自Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃｒ和Ｍｎ中的一种或几种元素。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
锂离子电池正极材料及其制备方法
本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法，具体地讲，本专利技术涉及一种掺杂的、镍酸锂基的正极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子二次电池具有工作电压高、能量密度大、安全性能好、循环寿命长、自放电率低等优点，因而被广泛应用于移动通讯、仪器仪表、计算机、电动运载工具等领域。传统上，锂离子电池正极材料主要采用钴酸锂。然而，钴酸锂非常昂贵，而且随着锂离子电池的快速发展，钴酸锂的钴源越来越少，迫切需要其它的材料来替代。早在上个世纪末，有文献提出镍酸锂可作为钴酸锂的替代材料，因为相对钴源来说，镍源充足，价格便宜，但是纯镍酸锂的结构不稳定，安全性能差。因此，需要对镍酸锂的结构进行改善。中国专利CN99119446.2中公开了一种锂离子电池正极材料及其制备方法，该方法按LixCoyM1-yO2进行配料，其中0.95≤X≤1.08，0＜Y≤1，M为铝或镍，将所需原料研磨均匀，盛在耐高温容器中，依次于第一个恒温区、第二个恒温区内进行高温合成。但该专利仍是以钴为基料的一种掺杂，是对钴酸锂材料进行掺杂改性。掺杂物仅限于镍和铝，合成方法与市场上运用的钴酸锂的合成方法相同。所以，其缺点仍是材料的生产成本较高。随着锂离子二次的高速发展，地球内的储钴量在迅速下降。由于钴资源的短缺，造成钴酸锂或以钴酸锂为基料的材料成本高居不下。另外，该专利所得的正极材料比容量约为150mAh/g，-->与高容量材料相比缺乏比容优势。中国专利申请99113982.8中也公开了一种锂离子电池正极材料、其制备方法及用途，其所采用的正极材料为Li1+xNiyCo1-yO2+z，其中，0＜x＜0.2，0.6≤y≤0.9，0≤z≤0.2。中国专利申请00137636.5中则公开了一种用于锂离子和锂离子聚合物电池的正极活性材料，其包含锰、镍、钴和铝的四元复合氧化物，而且锰、镍、钴和铝中之一的含量高于70mol％。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种锂离子电池用的正极材料，该正极材料可部分取代钴酸锂材料，从而降低成本。本专利技术的另一目的是提供一种锂离子电池正极材料的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种锂离子电池正极材料，化学通式为LiNi1-x-yCoxMyO2，其中，0≤x＜1，0＜y≤0.8，0＜x+y＜1，M是选自Ti、Mg、Cr和Mn中的一种或几种元素。优选地，M是通过其氧化物的形式添加的。上述正极材料的粒径(最可几分布的粒径，下同)优选控制在6-20μm的范围内，更优选地控制在8-20μm的范围内；正极材料的颗粒形状优选主要为镜球形，即类似于眼镜片的球形。上述化学通式中，成分Ni、Li、Co优选以氧化物、氢氧化物和/或碳酸盐的形式加入，制备正极材料时上述三种成分所用原料的粒径分别控制在0.5～10μm、1～10μm和2～10μm的范围内。另一方面，本专利技术还提供了一种制备锂离子电池正极材料的方法，该方法主要包括以下步骤：-->(1)比例称取原材料，然后加入混料球将原材料在球磨机中进行混合、球磨，使原材料混合均匀；(2)上述步骤(1)制备的原材料混合物置于耐高温的容器中，以1～8℃/分的速度升温到600℃～800℃的温度，预烧5～15小时；(3)将步骤(2)得到的预烧产物以0.1～5℃/分的速度升温到700℃～900℃的温度，合成5～20小时，然后再进行粉碎、球磨、分级，获得均匀的锂离子正极材料。上述方法中，步骤(2)中得到的预烧产物在进入步骤(3)中进行合成之前，可以先进行粉碎、球磨，制得均匀的前驱体，即本专利技术的方法可以包括如下步骤：(1)按比例称取原材料，然后加入混料球将原材料在球磨机中进行混合、球磨，使原材料混合均匀；(2)将上述步骤(1)制备的原材料混合物置于耐高温的容器中，以1～8℃/分的速度升温到600℃～800℃的温度，预烧5～15小时；(3)将步骤(2)得到的预烧产物进行粉碎、球磨，制得均匀的前驱体；(4)将步骤(3)得到的前驱体以0.1～5℃/分的速度升温到700℃～900℃的温度，合成5～20小时，然后再进行粉碎、球磨、分级，获得均匀的锂离子正极材料。在本专利技术的方法中，预烧步骤中的升温速度优选为3～5℃/分，合成步骤中的升温速度优选为0.5～2℃/分；预烧步骤中的温度优选控制在650℃～750℃之间，合成步骤中的温度优选控制在750℃～850℃之间。-->以上述的正极材料作为锂离子电池的正极材料，以碳材料作为锂离子电池的负极材料，制成方形锂离子电池，然后进行测试。测试的电流倍率为1C率，电压范围在2.75～4.20伏之间。测得材料的比容量≥165mAh/g，100周容量衰减≤6％，300周容量衰减≤12％，500周容量衰减≤18％，循环寿命≥500周。可见，采用本专利技术正极材料制得的锂离子电池，原料易得、价格较低，比容量高(≥165mAh/g)，特别适于动力电池等高容量的新型电池；所以，本专利技术的正极材料可取代钴酸锂材料，用于生产高容量产品，提高市场竟争力。具体实施方式 实施例1在本实例中以粒度为3μm的化学纯Li2CO3、粒度为1μm的化学纯NiO和粒度为5μm的化学纯Co3O4为原材料，按LiNi1-x-yCoxMyO2的比例进行配料，其中x＝0.1，y＝0.05，M的原料则选用TiO2原料；将上述配好的原料进行干态固相混合研磨均匀，装入耐高温的氧化铝坩埚中，使混合原料升温，进入650℃预烧，时间为15小时，随后升温至750℃并保温20小时，然后降温，进行粉碎、球磨、分级，获得颗粒形状主要为镜球形的、粒径为8-14μm的、均匀的锂离子正极材料。 实施例2在本实例中以粒度为5μm的化学纯Li2CO3、粒度为5μm的化学纯NiO和粒度为7μm的化学纯Co3O4为原材料，按LiNi1-x-yCoxMyO2的比例进行配料，其中x＝0.5，y＝0.1，M的原料则选用Mn3O4原料；-->将上述配好的原料进行干态固相混合研磨，研磨4小时，使原料混合均匀，将研磨均匀的原料装入耐高温的氧化铝坩埚中，在氧化铝坩埚内的混合原料的厚度为3厘米，使盛有混合均匀的原料的氧化铝坩埚中的混合原料升温，升温的速度为4℃/分，升至650℃后，保温15小时，再按1℃/分的速度降温，降温，并将预烧后所得的产物进行粉碎、球磨，获得均匀的前驱体；再把该前驱体放入氧化铝坩埚中升温，升温的速度为4℃/分，升至750℃保温25小时，然后降温至500℃，降温的速率为1℃/分，再自然降温至室温。合成出来的产品用粉碎设备粉碎至粒径为10-18μm。其可逆容量达165mAh/g，成本则明显比钴酸锂低。 实施例3其操作方法和设备基本同实验例2，唯一不同的是预烧和合成温度曲线发生了变化。预烧曲线为：按5℃/分的速度升温至750℃，保温5小时，然后按2℃/分的速度降温至500℃，再自然降温至室温；合成曲线为：按4℃/分的速度升温至850℃，保温10小时，然后按2℃/分的速度降温至500℃，再自然降温至室温。然后进行粉碎、球磨、分级，获得颗粒形状主本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1、一种锂离子电池正极材料，该正极材料的化学通式为LiNi1-x-yCoxMyO2，其中，0≤x＜1，0＜y≤0.8，0＜x+y＜1，M是选自Ti、Mg、Cr和Mn中的一种或几种元素。2、如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述的正极材料粒径为6-20μm。3、如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述的正极材料的颗粒形状为镜球形。4、如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料在制备时其成分Ni、Li、Co的原料是以氧化物、氢氧化物和/或碳酸盐的形式加入的，而且所用原料的粒径分别控制在0.5～10μm、1～10μm和2～10μm的范围内。5、一种锂离子正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)按比例称取原材料，然后加入混料球将原材料在球磨机中进行混合、球磨，使原材料混合均匀；(2)将上述步骤(1)制备的原材料混合物置于耐高温的...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖钦林，詹发荣，游江平，黄学华，
申请(专利权)人：肇庆市风华锂电池有限公司，
类型：发明
国别省市：
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