一种梯度包覆镍酸锂材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103078109A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103078109103078109A(43)申请公布日2013.05.01(21)申请号201310016367.8(22)申请日2013.01.16(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人胡国荣杜柯黄金龙彭忠东曹雁冰(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所43114代理人魏娟(51)Int.Cl.H01M4/525(2010.01)H01M4/505(2010.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书6页说明书6页附图7页附图7页(54)发明名称一种梯度包覆镍酸锂材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种锂离子电池正极材料梯度包覆的镍酸锂的制备方法，以解决现有镍酸锂循环性能差的问题。该镍酸锂的分子式为：LiNi1-xMxO2，其中0＜x≤0.3，所述M是掺杂的金属离子，M选自镁、镍、铁、钛、锌、钴、锰、铝、铌、钒中的一种或几种；所述梯度包覆是在球形氢氧化镍材料的表面，包覆具有浓度梯度的含镍和其它金属元素的氢氧化物共沉淀物，再将此前驱体与锂源材料混合后，在氧气气氛炉中高温焙烧，获得高性能改性镍酸锂正极材料。本发明所得到的梯度包覆镍酸锂具有比容量高、循环性能好、高温性能优异等特点，适合于高容量锂离子电池应用领域。CN103078109ACN103789ACN103078109A权利要求书1/1页1.一种梯度包覆型镍酸锂材料，其特征是，所述的材料内核为镍酸锂，分子式为：LiNi1-xMxO2，其中0＜x≤0.3，所述M是掺杂的金属离子；镍含量自半径r处从内向外逐渐降低而M的含量逐渐升高，0＜r＜R，其中R为镍酸锂颗粒半径。2.根据权利要求1所述的一种梯度包覆型镍酸锂材料，其特征是，M选自镁、镍、铁、钛、锌、钴、锰、铝、铌、钒中的一种或几种。3.一种梯度包覆型镍酸锂材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：1）配制反应溶液配制硫酸镍溶液；配制包覆M盐水溶液，M为掺杂的金属离子；配制氢氧化钠溶液；配制氨水溶液；所述镍离子水溶液的浓度为0.4-4mol/L；M盐水溶液的浓度为0.5~2mol/L；氢氧化钠浓度为0.5~6mol/L；氨水浓度为0.05~2mol/L2）制备球形梯度包覆前驱体Ni1-xMx(OH)2先将1）步配制的硫酸镍、氢氧化钠和氨水三种溶液通过剂量泵同时输入反应釜中，保持反应温度20~90℃连续搅拌，同时控制pH值9-13，反应生成绿色Ni(OH)2沉淀后；将1）步配制的包覆M盐溶液连续输入剩余的硫酸镍溶液中，并进行搅拌混匀形成的新的混合离子溶液再连续输入反应釜中继续沉淀；沉淀经陈化、洗涤和干燥后，得到具有梯度浓度包覆的氢氧化物前驱体Ni1-xMx(OH)2；该前驱体中镍含量自半径r处从内向外逐渐降低而M的含量逐渐升高，0＜r＜R，所述R为前驱体颗粒半径；3）制备梯度包覆材料LiNi1-xMxO2将步骤2）得到的包覆前驱体Ni1-xMx(OH)2与锂盐按摩尔比Li:(Ni+M)=1~1.05:1进行配料球磨；再在500℃~1000℃下，空气或氧气气氛中烧结为4h~72h，得到最终产品。4.根据权利要求3所述梯度包覆型镍酸锂材料的制备方法，其特征是，M选自镁、镍、铁、钛、锌、钴、铝、铌、钒中的一种或几种。5.根据权利要求4所述梯度包覆型镍酸锂材料的制备方法，其特征是，步骤1）中所述镍离子水溶液是可溶性镍盐溶于水所形成的溶液；所述可溶性镍盐选自硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、硝酸镍和草酸镍中的一种或几种。6.根据权利要求3、4或5所述梯度包覆型镍酸锂材料的制备方法，其特征是，步骤1）所述沉淀温度为40~70℃。7.根据权利要求6所述梯度包覆型镍酸锂材料的制备方法，其特征是，步骤2）中所述配制反应溶液的加入速度为1L/h-1.5L/h；并控制pH为10-12。8.根据权利要求3、4或5所述梯度包覆型镍酸锂材料的制备方法，其特征是，步骤3）所述锂盐选自碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂和硝酸锂中的一种或几种。9.根据权利要求3、4或5所述梯度包覆型镍酸锂材料的制备方法，其特征是，步骤3）在650℃~850℃下高温烧结12-24h，得到最终产品。10.根据权利要求3、4或5所述梯度包覆型镍酸锂材料的制备方法，其特征是，步骤2）中所述的剩余的硫酸镍溶液占到全部需加入的硫酸镍质量的5~25%。2CN103078109A说明书1/6页一种梯度包覆镍酸锂材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种特殊的梯度包覆镍酸锂材料的制备方法。这种特殊的镍酸锂材料中镍含量白一定半径处从内向外逐渐降低而包覆元素的含量逐渐升高。背景技术[0002]锂离子电池作为一种