一种无钴高镍NMA三元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CN115231626A(43)申请公布日2022.10.25(21)申请号202210880471.0(22)申请日2022.07.25(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人李智敏闫弘麟哈媛邢林庄(74)专利代理机构西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)61230专利代理师李薇(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书10页附图9页(54)发明名称一种无钴高镍NMA三元正极材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种无钴高镍NMA三元正极材料及其制备方法，包括：称取可溶性锂盐、可溶性镍盐、可溶性锰盐、可溶性铝盐；配置盐溶液；配置螯合剂溶液；将螯合剂溶液加入盐溶液，搅拌得到螯合剂‑盐混合溶液；将氨水溶液加入螯合剂‑盐混合溶液，调节pH值，对螯合剂‑盐混合溶液进行搅拌，得到溶胶；对溶胶进行搅拌和加热，溶胶表面成膜后，再进行加热干燥得到湿凝胶；对湿凝胶进行升温干燥，得到干凝胶；将干凝胶粉碎，之后进行恒温预烧，得到无钴高镍三元正极材料的前驱体；将前驱体在氧气氛围下恒温煅烧，得到无钴高镍NMA三元正极材料。本发明所制备的正极材料具有更高的可逆比容量，更高的倍率性能，以及更稳定的循环稳定性。CN115231626ACN115231626A权利要求书1/2页1.一种无钴高镍NMA三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤1、按照化学表达式为Li[Ni1‑x‑yMnxAly]O2中Li、Ni、Mn和Al元素的化学计量比，称取可溶性锂盐、可溶性镍盐、可溶性锰盐、可溶性铝盐，其中，0.05≤x≤0.5，0.005≤y≤0.06，x和y为摩尔数；步骤2、将所称取的可溶性锂盐、可溶性镍盐、可溶性锰盐、可溶性铝盐加入去离子水溶液中，经过充分溶解配置成盐溶液；并将螯合剂加入去离子水溶液中，经过充分溶解配置成螯合剂溶液；步骤3、将螯合剂溶液匀速逐滴加入至盐溶液中，经过搅拌得到螯合剂‑盐混合溶液；步骤4、将氨水溶液匀速逐滴加入至螯合剂‑盐混合溶液中，调节溶液的pH值至预设值后，利用磁力搅拌器对pH值为预设值的螯合剂‑盐混合溶液进行搅拌，以得到溶胶；步骤5、将溶胶置于恒温磁力搅拌水浴锅中进行搅拌和加热，直至溶胶表面成膜后，转入电热鼓风干燥箱中进行加热干燥得到湿凝胶；步骤6、将湿凝胶置于真空干燥箱中进行升温干燥，得到干凝胶；步骤7、将干凝胶通过研磨粉碎，之后转入马弗炉中，在空气氛围下进行恒温预烧，以去除有机物，得到无钴高镍三元Li[Ni1‑x‑yMnxAly]O2正极材料的前驱体；步骤8、将前驱体转入气氛炉中，在氧气氛围下，恒温煅烧，得到无钴高镍NMA三元正极材料Li[Ni1‑x‑yMnxAly]O2，其中，恒温煅烧的温度高于恒温预烧的温度。2.根据权利要求1所述的无钴高镍NMA三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述可溶性锂盐为硝酸锂、醋酸锂、碳酸锂的任意一种或几种；所述可溶性镍盐为硝酸镍、乙酸镍、硫酸镍、氯化镍的任意一种或几种；所述可溶性锰盐为硝酸锰、乙酸锰、硫酸锰、氯化锰的任意一种或几种；所述可溶性铝盐为硝酸铝、醋酸铝、硫酸铝和氯化铝的任意一种或者几种；其中，镍离子、锰离子、铝离子的摩尔比为(60‑95)：(5‑40)：(0.5‑6)。3.根据权利要求1所述的无钴高镍NMA三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述盐溶液的浓度为0.2‑1.0mol/L。4.根据权利要求1所述的无钴高镍NMA三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述螯合剂为柠檬酸或酒石酸中的一种；所述螯合剂的浓度为0.24‑1.2mol/L；所述螯合剂溶液加入盐溶液的速度为1‑5mL/min。5.根据权利要求1所述的无钴高镍NMA三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述氨水溶液的摩尔浓度为10‑20mol/L；所述预设值为6‑10；所述螯合剂‑盐混合溶液在磁力搅拌器的转速为100‑400rpm，匀速搅拌时间为8‑16h。6.根据权利要求1所述的无钴高镍NMA三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述溶胶在恒温磁力搅拌水浴锅的搅拌速度为50‑400rpm，加热温度为60‑90℃；成膜后的溶胶在电热鼓风干燥箱的温度为60‑90℃；所述湿凝胶在真空干燥箱的温度为100‑140℃。7.根据权利要求1所述的无钴高镍NMA三元正极材料的制备方法，其特征在于，粉碎后的干凝胶在马弗炉的温度为300‑600℃，预烧时间为2‑10h，所述马弗炉的升温速率为2‑10℃/min。8.根据权利要求1所述的无钴高镍NMA三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体在气氛炉的温度为750‑9