一种锂离子电池无钴高镍正极材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115275183A(43)申请公布日2022.11.01(21)申请号202210795899.5(22)申请日2022.07.06(71)申请人上海电力大学地址201306上海市浦东新区沪城环路1851号(72)发明人赖春艳倪嘉茜(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225专利代理师姚鸿俊(51)Int.Cl.H01M4/525(2010.01)H01M4/485(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种锂离子电池无钴高镍正极材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种锂离子电池无钴高镍正极材料，该正极材料的学式为LiNi0.9Al0.1‑xZrxO2，其中，0.01≤x≤0.1。制备方法包括以下步骤：按化学计量比，将镍盐、锆盐、铝盐和锂盐溶于去离子水中，充分搅拌混合得到溶液A；将还原剂溶液B加入溶液A中，充分搅拌得到溶液C；将溶液C水浴加热并持续搅拌，直至形成凝胶；将凝胶充分干燥，得到块状粉料；将块状粉料研磨并煅烧，得到锂离子电池无钴高镍正极材料。与现有技术相比，本发明具有在容量和稳定性之间达到更好的平衡，在保持高镍正极材料高能量密度的优势的同时，能够显著提高循环稳定性等优点。CN115275183ACN115275183A权利要求书1/1页1.一种锂离子电池无钴高镍正极材料，其特征在于，该正极材料的学式为LiNi0.9Al0.1‑xZrxO2，其中，0.01≤x≤0.1。2.一种如权利要求1所述锂离子电池无钴高镍正极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：按化学计量比，将镍盐、锆盐、铝盐和锂盐溶于去离子水中，充分搅拌混合得到溶液A；将还原剂溶液B加入溶液A中，充分搅拌得到溶液C；将溶液C水浴加热并持续搅拌，直至形成凝胶；将凝胶充分干燥，得到块状粉料；将块状粉料研磨并煅烧，得到锂离子电池无钴高镍正极材料。3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池无钴高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述的锂盐为氢氧化锂、碳酸锂或乙酸锂，所述的镍盐为乙酸镍，所述的锆盐为硝酸锆，所述的铝盐为硝酸铝。4.根据权利要求2所述的一种锂离子电池无钴高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述的溶液A中镍离子、锆离子、铝离子和锂离子的摩尔比为0.9:(0.1‑x):x:(1‑1.05)，其中，x＝0.01‑0.1。5.根据权利要求2所述的一种锂离子电池无钴高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述的还原剂为柠檬酸。6.根据权利要求2所述的一种锂离子电池无钴高镍正极材料的制备方法，其特征在于，溶液C中，还原剂与金属离子摩尔比为(1‑1.5):1。7.根据权利要求2所述的一种锂离子电池无钴高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述水浴加热的温度为70‑90℃，加热时间为1‑3h。8.根据权利要求2所述的一种锂离子电池无钴高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度设置在100‑130℃，时间为20‑26h。9.根据权利要求2所述的一种锂离子电池无钴高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧过程具体为：将研磨好的粉末转移至管式炉中，以1‑5℃/min的升温速率升温至450‑550℃，保温2‑6h；随后升温至750‑850℃，保温10‑16h。10.根据权利要求9所述的一种锂离子电池无钴高镍正极材料的制备方法，其特征在于，煅烧环境为氧气气氛。2CN115275183A说明书1/5页一种锂离子电池无钴高镍正极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池材料领域，具体涉及一种锂离子电池无钴高镍正极材料及其制备方法。背景技术[0002]为了缓解全球变暖和化石能源危机对人类生存构成的严重威胁，世界各国制定一系列脱碳目标。电气化是减少交通领域碳排放的有效途径之一。锂离子电池是电动汽车的主要储能装置，许多研究都集中在锂离子电池正极材料上，以满足更高的要求。其中，高镍正极材料作为一种具有高能量密度的正极材料被广泛应用于锂离子电池中。[0003]然而，高镍正极材料仍然存在一些缺陷。对于一般的高镍正极材料，当镍含量增加时，比容量增加，但稳定性会恶化。因此，在大多数高镍正极材料中均含有钴元素，钴的存在可以降低阳离子混排的程度，提高倍率性能，并稳定层状结构。然而，钴资源有限，全球分布不均，以及钴的毒性和钴提纯的难度阻碍了含钴高镍正极材料的发展。因此，低成本、低毒性、更清洁的无钴高镍正极材料正成为一个重要的研究目标。[0004]无钴高镍正极材料，通常被认为是往LiNiO2中掺杂各种可增强材料结构和热稳定性的元素的一种正极材料。然而，目前很多掺杂手段通常是以容量损失为代价而获得较高的容量保留率。发明内容[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提