一種適合高壓用的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適合高壓用的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料，其分子式為LiNixMnyCozO2，其中，x為0.38～0.42，y為0.33～0.36，z為0.23～0.25，同時還公開了制備三元正極材料的方法，通過向鎳鹽、鈷鹽、錳鹽的混合溶液中，通入氫氧化鈉水溶液與氨水溶液并聯(lián)的堿液，得到前驅體后，將前驅體與鋰源混合，磨碎，焙燒，冷卻，過篩后，獲得粒徑分布均勻的球形鎳鈷錳酸鋰三元正極材料，該三元正極材料具有高容量，結構穩(wěn)定，安全性好，在高壓下具有優(yōu)異的循環(huán)性能，可作為正極材料應用在鋰離子電池中。
【專利說明】一種適合高壓用的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及鋰離子電池領域，特別涉及一種適合高壓用的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池是新一代的綠色高能電池，因具有能量高、使用壽命長、低污染等特點，而在手機、數(shù)碼相機、電腦、電動汽車等眾多領域得到廣泛應用。
[0003]正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，在鋰離子電池結構中占據(jù)著最重要的地位，其性能的優(yōu)劣直接決定了最終二次電池產(chǎn)品的性能，且它的性能和價格會直接影響到鋰離子二次電池的性能和價格。
[0004]目前，主要研究的正極材料有層狀鈷酸鋰、尖晶石錳酸鋰、磷酸鐵鋰、層狀鎳鈷錳酸鋰等。其中鎳鈷錳酸鋰多元電極材料是近年來發(fā)展起來的新型鋰離子電池用正極材料，它集中了 LiCo02、LiN12和LiMnO2三種材料的優(yōu)點，受到了研究者廣泛的關注。因為相對廉價的鎳和錳取代了鈷酸鋰中的鈷，因此其成本方面具有明顯優(yōu)勢，同時，其可逆容量大，結構穩(wěn)定，安全性能好，具有較高的電導率和熱穩(wěn)定性。
[0005]目前，制備鎳鈷錳酸鋰的方法主要有以下兩種:
[0006]高溫固相反應法:將鋰源、鎳源、鈷源和錳源一起研磨混合，在約1000°C下高溫煅燒制備。這種制備方法存在以下缺點:
[0007](I)鋰源、鎳源、鈷源和錳源只是研磨混合，因此未能充分均勻混合，從而影響最終得到的鎳鈷錳酸鋰的正極材料的性能；
[0008](2)制備得到的鎳鈷錳酸鋰的正極材料因其粉體顆粒并不規(guī)則，從而影響其堆積密度，難以提高其體積比容量，阻礙其實際應用。
[0009]溶膠凝膠法:在制備中，干燥過程需要除去大量的水分，因此很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0010]此外，現(xiàn)在越來越多的報道出現(xiàn)了采用共沉淀法制備鎳鈷錳酸鋰三元正極材料，即向錳鹽、鎳鹽和鈷鹽的混合溶液中連續(xù)通入堿液，不斷沉淀產(chǎn)出前驅體，即錳、鎳、鈷的氫氧化物的共沉淀物，前驅體干燥后與鋰源共混，然后進行燒結得到性能優(yōu)異的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。
[0011]在現(xiàn)有的技術中，采用共沉淀法得到的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料大多為LiNi1/3Mn1/3Co1/302，在此種材料中，鈷含量較高，錳和鎳的含量相對較低，則制備得到的材料結構并不穩(wěn)定，容量相對較低，且成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了解決上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研究，結果發(fā)現(xiàn):通過向鎳鹽、鈷鹽、錳鹽的混合溶液中，通入氫氧化鈉水溶液與氨水溶液并聯(lián)的堿液，得到前驅體后，將前驅體與鋰源混合，磨碎，焙燒，冷卻，過篩后，獲得鎳鈷錳酸鋰三元正極材料從而完成本發(fā)明。[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種鎳鈷錳酸鋰三元正極材料，所述三元正極材料由下式所示:
[0014]LiNixMnyCozO2
[0015]其中，χ為 0.38 ?0.42，y 為 0.33 ?0.36，z 為 0.23 ?0.25，且 x+y+z = I。
[0016]本發(fā)明的另一目的在于提供一種鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0017]I)將硫酸鎳、硫酸錳、硫酸鈷配制成的混合溶液加入到反應釜中，混合溶液的總摩爾濃度為I?3mol/l，其中，硫酸鎳、硫酸錳、硫酸鈷的摩爾比為硫酸鎳:硫酸錳:硫酸鈷=(38 ?42): (33 ?37): (23 ?27)；
[0018]2)在攪拌情況下，向步驟I)中所述的混合溶液中分別同時添加氫氧化鈉水溶液和氨水溶液，同時，控制體系的PH為10?12，此時不斷沉淀產(chǎn)出三元正極材料的前驅體，即氫氧化鎳鈷錳的共沉淀物，其中，氫氧化鈉水溶液的濃度為I?5mol/l，氨水溶液的濃度為I?5mol/l，反應體系的溫度為40?80°C ；
[0019]3)將前驅體在50?100°C下干燥；
[0020]4)將干燥后的前驅體與鋰源混合，磨碎，其中，鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、和硝酸鋰中的一種或多種，鋰源中的Li元素摩爾量與前驅體中的N1、Co和Mn元素的摩爾量總和之比為 L1: (Ni+Co+Mn) = I ?1.05:1 ;
[0021]5)將步驟4)中前驅體與鋰源的混合物在600?1000°C下焙燒10?30小時，焙燒完成后，冷卻，粉碎，過300目篩，獲得球形或類球形的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。
[0022]本發(fā)明的再一目的在于提供的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料可作為正極材料應用于鋰離子電池中。
[0023]本發(fā)明提供的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料，是一種高容量，高安全性，低成本，在高電壓下循環(huán)性能優(yōu)異的鋰離子電池正極材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1示出由實施例1制備得到的三元正極材料的XRD衍射圖譜；
[0025]圖2示出由實施例1制備得到的三元正極材料的掃描電鏡圖片；
[0026]圖3示出由實施例1制備得到的三元正極材料的電化學性能曲線圖；
[0027]圖4由實施例2制備得到的前驅體的粒徑體積分布圖；
[0028]圖5由實施例2制備得到的三元正極材料的粒徑體積分布圖。
【具體實施方式】
[0029]下面通過對本發(fā)明進行詳細說明，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種鎳鈷錳酸鋰三元正極材料，其分子式為LiNixMnyCozO2，三元正極材料經(jīng)過電感耦合等離子體原子發(fā)散光譜法(ICP)檢測后，得出χ為 0.38 ?0.42，y 為 0.33 ?0.36，ζ 為 0.23 ?0.25，且 x+y+z = I。
[0031]本發(fā)明提供的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料為一種晶體結構，將該三元正極材料經(jīng)過X射線衍射測試后，其衍射峰的具體峰位以及強度如下:三強峰分別為003，101和104，峰位置大約在20度，37度和45度左右，最高峰峰強為4000。通過上述參數(shù)，可以得知本發(fā)明提供的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料晶型優(yōu)異，晶格完善，基本無缺陷。
[0032]上述三元正極材料為形態(tài)均一且結構緊實的球形或類球形固體顆粒，當固體顆粒的累積粒度分布體積百分數(shù)達到50%時，對其所對應的粒徑進行測試，由此得到固體顆粒的中位徑(D50)為8?20微米，且粒徑分布均勻。特別地，優(yōu)選中位徑為8?15微米。由于大小不同的顆粒共同堆積作用，所述三元正極材料可到達較高的振實密度，為2.5?3g/
3
cm ο
[0033]由于上述三元正極材料具有較高的振實密度，則堆積密度高，表明單位體積的電池中可以裝入的正極材料多，活性物質(zhì)質(zhì)量多，能量密度就大，因此，電容量就高，特別是當電池較小的情況下，高的振實密度使得小電池也具有較高的容量。
[0034]將上述提供的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料作為正極，以鋰片作為負極，組裝成扣式電池，然后在3.0?4.5V的電壓范圍內(nèi)充放電，測得該材料的首次可逆放電比容量為170?180mAh/g，且100次循環(huán)保持率為92?99%。
[0035]由此可以得知，上述鎳鈷錳酸鋰三元正極材料在高電壓下結構穩(wěn)定性好，容量高，具有優(yōu)異的循環(huán)性能，使用壽命長，又因為鈷含量相對較低，因此成本低廉。
[0036]在優(yōu)選的實施方式中，一種鎳鈷錳酸鋰三元正極材料，其由下式所示:
[0037]LiNia4Mnll35Coa25O21J
[0038]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的制備方法，該方法包括以下5個步驟:
[0039]步驟1、將硫酸鎳、硫酸錳、硫酸鈷配制成的混合溶液加入到反應釜中，混合溶液的總摩爾濃度為I?3mol/l，其中，硫酸鎳、硫酸錳、硫酸鈷的摩爾比為硫酸鎳:硫酸錳:硫酸鈷=(38 ?42): (33 ?37): (23 ?27)。
[0040]在所述步驟I中，鎳鹽、錳鹽、鈷鹽配制成的混合溶液的總摩爾濃度優(yōu)選為2mol/
I，特別地，鎳鹽、錳鹽、鈷鹽的摩爾比優(yōu)選為8:7:5。
[0041]步驟2、在攪拌情況下，向步驟I)中所述的混合溶液中分別同時通入氫氧化鈉水溶液和氨水溶液，同時，控制體系的pH為10?12，此時不斷沉淀產(chǎn)出三元正極材料的前驅體，即氫氧化鎳鈷錳的共沉淀物，其中，氫氧化鈉水溶液的濃度為I?5mol/l，氨水溶液的濃度為I?5mol/l，反應體系的溫度為40?80°C。
[0042]在上述步驟2中，分別用兩根管向步驟I中的混合溶液中通入氫氧化鈉水溶液和氨水溶液，然后攪拌反應。其中，氨水作為沉淀劑，與混合溶液反應生成氫氧化鎳鈷錳的共沉淀物，選用氨水作為沉淀劑，由于氨水可揮發(fā)，并不會向體系中引入別的雜質(zhì)，影響產(chǎn)物的純度，同時價格低廉，成本低。
[0043]在本發(fā)明中，選用氫氧化鈉水溶液作為pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)反應體系的pH值保持在10?12之間，使得氨水完全沉淀混合溶液中的鎳鹽、錳鹽和鈷鹽，得到混合均勻的氫氧化鎳鈷錳的共沉淀物。此外，反應體系的PH值保持在10?12之間，有助于氫氧化鎳鈷錳共沉淀物的顆粒的長大，得到粒徑較大的顆粒，相比起小粒徑的顆粒，較大粒徑的顆粒晶格相對完善，缺陷少，同時PH值為10?12時，粒徑的分布均勻。特別地，pH值優(yōu)選10?11，可達到最佳的效果。
[0044]經(jīng)本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，氫氧化鈉的水溶液和氨水的水溶液的濃度保持一致，特別地，當濃度優(yōu)選為3mol/l可達到最好的沉淀效果。
[0045]在步驟2中，反應體系在40~80°C的溫度條件下攪拌反應。若溫度低于40°C，由于溫度過低，不利于共沉淀物顆粒的成核以及生長，因此得到的顆粒粒徑過小，比表面積增大，缺陷也會增多，同時也會導致顆粒粒徑的分布不均勻，從而影響前驅體的流動性，可加工性，結構穩(wěn)定性以及容量。若溫度高于80°C，反應體系中的水分以及氨水的蒸發(fā)速度過快，導致反應體系濃度的變化，pH值的變化，從而影響氫氧化鎳鈷錳共沉淀物的顆粒粒徑分布不均勻，從而降低了堆積密度。
[0046]特別地，反應溫度優(yōu)選為50~70°C，更優(yōu)選為60°C。
[0047]在所述的步驟2中，反應時間優(yōu)選I~90小時，更優(yōu)選24~72小時，在24~72小時之間，得到的共沉淀物的顆粒便可以趨于穩(wěn)定，不再長大。
[0048]在所述步驟2中的反應體系的攪拌速度并不受到限制，特別地，優(yōu)選500~1500r/min0
[0049]在步驟2中不斷沉淀產(chǎn)出前驅體，即氫氧化鎳鈷錳的共沉淀物，該共沉淀物為球形或類球形固體顆粒，其中位徑為7~20微米，且粒徑分布均勻。
[0050]在步驟3中，將前驅體在50~100°C下干燥，特別地，優(yōu)選80~100°C，更優(yōu)選90 ~95?。
[0051]在將前驅體進行干燥之前，可用水對所得的前驅體洗滌一次或多次，減少雜質(zhì)，提高前驅體的 純度。
[0052]步驟4、將干燥后的前驅體與鋰源混合，磨碎。磨碎的方式可為多種，并不受到具體的限制，可根據(jù)實際需求進行選擇。本發(fā)明中，特別地，選擇在球磨機中球磨，使得鋰源與前驅體充分均勻的混合。
[0053]其中，鋰源為碳酸鋰，氫氧化鋰，硝酸鋰中的一種或多種。鋰源中的Li元素摩爾量與前驅體中的N1、Co和Mn元素的摩爾量總和之比為L1: (Ni+Co+Mn) = I~1.05:1。
[0054]步驟5、將步驟4)中前驅體與鋰源的混合物進行焙燒，焙燒完成后，冷卻，粉碎，過300目篩，獲得球形或類球形的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。
[0055]在上述步驟5中，在600~1000°C的溫度條件下焙燒10~30小時。在此溫度范圍內(nèi)焙燒，使得鋰源與前驅體發(fā)生很好的固相反應。焙燒溫度低，不利于鋰源與前驅體的相互擴散，因此不利于晶核的生成及長大。若溫度過高，固相便處于熔融狀態(tài)，會影響產(chǎn)物的形貌以及晶核的生長，從而影響最終產(chǎn)物三元正極材料的性能，例如容量以及在高電壓下的循環(huán)性能。
[0056]特別地，焙燒溫度優(yōu)選為850~950°C。
[0057]在步驟5中最終得到的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料為球形或類球形的固體顆粒，其顆粒的中位徑為8~20微米，且粒徑分布均勻，硫酸根的含量小于3000ppm，甚至小于等于2500ppm。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，本發(fā)明提供的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料可作為正極應用于鋰離子電池中，提高了鋰離子電池的容量，安全性，穩(wěn)定性，特別是在高壓下使用時，大大提聞了電池的循環(huán)壽命。
[0059]實施例
[0060]以下通過具體實例進一步描述本發(fā)明。不過這些實施例僅僅是范例性的，并不對本發(fā)明的保護范圍構成任何限制。
[0061]實施例1
[0062]I)將硫酸鎳，硫酸錳，硫酸鈷的鹽配制成2mol/L的混合溶液加入到反應釜中，其中，硫酸鎳，硫酸錳，硫酸鈷的摩爾比為1.6:1.4:1 ;
[0063]2)分別用兩根管將濃度為3mol/L的NaOH水溶液和濃度為3mol/L氨水溶液并聯(lián)加入反應釜中，在60°C的溫度下攪拌反應72小時，攪拌速度為1300r/min，反應體系的pH控制為11，則不斷沉淀生成具有一定粒度范圍的氫氧化鎳鈷錳的共沉淀物；
[0064]3)將步驟2中的前驅體在90°C下干燥；
[0065]4)按L1: (Ni+Co+Mn) = 1.01:1(摩爾比)將碳酸鋰和鎳鈷錳氫氧化物混合球磨，然后在90(TC下焙燒20h，然后冷卻，粉碎，過300目篩得鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。
[0066]經(jīng)馬爾文粒度測試儀測得:所得前驅體的粒度的D50為8.5 μ m，最終產(chǎn)物三元正極材料的粒度的D50為9.5 μ m。
[0067]最終產(chǎn)物經(jīng)過ICP檢測后，所得產(chǎn)物為LiNia4Mna35Coa25O2,產(chǎn)物中硫酸根的含量為2300ppm,振實密度為2.6g/cm3。
[0068]實施例2
[0069]I)將硫酸鎳，硫酸錳，硫酸鈷的鹽配制成2mol/L的混合溶液加入到反應釜中，其中，硫酸鎳，硫酸錳，硫酸鈷的摩爾比為1.6:1.4:1 ;
[0070]2)分別用兩根管將濃度為3mol/L的NaOH水溶液和濃度為3mol/L氨水溶液并聯(lián)加入反應釜中，在60°C的溫度下攪拌反應84小時，攪拌速度為1300r/min，反應體系的pH控制為10.8，則不斷沉淀生成具有一定粒度范圍的氫氧化鎳鈷錳的共沉淀物；
[0071]3)將步驟2中的前驅體在95°C下干燥；
[0072]4)按L1: (Ni+Co+Mn) = 1.04:1(摩爾比)將碳酸鋰和鎳鈷錳氫氧化物混合球磨，然后在930°C下焙燒20h，然后冷卻，粉碎，過300目篩得鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。
[0073]經(jīng)馬爾文粒度測試儀測得:所得前驅體的粒度的D50為9μπι，最終產(chǎn)物三元正極材料的粒度的D50為10 μ m，其前驅體和最終產(chǎn)物的粒徑的體積分布分布如圖4、圖5所示。
[0074]最終產(chǎn)物經(jīng)過ICP檢測后，所得產(chǎn)物為LiNia4tlMna35Coa25O2，產(chǎn)物中硫酸根的含量為2500ppm,振實密度為2.55g/cm3。
[0075]由圖4和圖5可以看出，本發(fā)明提供的方法制備得到的前驅體的固體顆粒以及該三元正極材料的固體顆粒的粒徑分布均勻，且最終得到的三元正極材料的粒徑分布較窄，有助于提高三元正極材料的振實密度。
[0076]實施例3
[0077]I)將硫酸鎳，硫酸錳，硫酸鈷的鹽配制成2mol/L的混合溶液加入到反應釜中，其中，硫酸鎳，硫酸錳，硫酸鈷的摩爾比為1.82:1.43:1 ;
[0078]2)分別用兩根管將濃度為3mol/L的NaOH水溶液和濃度為3mol/L氨水溶液并聯(lián)加入反應釜中，在70°C的溫度下攪拌反應24小時，攪拌速度為1300r/min，反應體系的pH控制為10.5，則不斷沉淀生成具有一定粒度范圍的氫氧化鎳鈷錳的共沉淀物；
[0079]3)將步驟2中的前驅體在80°C下干燥；
[0080]4)按L1: (Ni+Co+Mn) = 1.02:1(摩爾比)將碳酸鋰和鎳鈷錳氫氧化物混合球磨，然后在850°C下焙燒20h，然后冷卻，粉碎，過300目篩得鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。[0081]經(jīng)馬爾文粒度測試儀測得:所得前驅體的粒度的D50為11 μ m，最終產(chǎn)物三元正極材料的粒度的D50為11.5μπι。
[0082]最終產(chǎn)物經(jīng)過ICP檢測后，所得產(chǎn)物為LiNia39Mna36Coa25O2，產(chǎn)物中硫酸根的含量為2000ppm,振實密度為2.7g/cm3。
[0083]實施例4
[0084]I)將硫酸鎳，硫酸錳，硫酸鈷的鹽配制成3mol/L的混合溶液加入到反應釜中，其中，硫酸鎳，硫酸錳，硫酸鈷的摩爾比為1.78:1.48:1 ;
[0085]2)分別用兩根管將濃度為5mol/L的NaOH水溶液和濃度為5mol/L氨水溶液并聯(lián)加入反應釜中，在70°C的溫度下攪拌反應50小時，攪拌速度為1300r/min，反應體系的pH控制為10.4，則不斷沉淀生成具有一定粒度范圍的氫氧化鎳鈷錳的共沉淀物；
[0086]3)將步驟2中的前驅體在80°C下干燥；
[0087]4)按L1: (Ni+Co+Mn) = 1.02:1(摩爾比)將碳酸鋰和鎳鈷錳氫氧化物混合球磨，然后在60(TC下焙燒30h，然后冷卻，粉碎，過300目篩得鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。
[0088]經(jīng)馬爾文粒度測試儀測得:所得前驅體的粒度的D50為9.5 μ m，最終產(chǎn)物三元正極材料的粒度的D50為10.7 μ m。
[0089]最終產(chǎn)物經(jīng)過ICP檢測后，所得產(chǎn)物為LiNia41Mna36Coa23O2，產(chǎn)物中硫酸根的含量為1800ppm,振實密度為2.6g/cm3。
[0090]對比例
[0091]對比例I
[0092]重復實施例1，將步驟2)中的pH值控制為9.5，其余條件不變，經(jīng)過測試，前驅體的粒度的D50為5 μ m,最終得到的三元正極材料的振實密度為lg/cm3，粒度的D50為6 μ m。
[0093]對比例2
[0094]重復實施例1，將步驟2)中的反應溫度控制為30°C，經(jīng)過測試，前驅體的粒度的D50為6 μ m,最終得到的三元正極材料的振實密度為1.2g/cm3,粒度的D50為7 μ m。
[0095]對比例3
[0096]重復實施例1，將步驟5)中的焙燒溫度控制為500°C，無法得到鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。
[0097]試驗例
[0098]X射線衍射分析
[0099]對實施例1所得的三元正極材料進行X射線衍射分析，得到XRD譜圖，如圖1所示。
[0100]由圖1分析可以得知，本發(fā)明所提供的制備方法獲得的物質(zhì)具有晶體結構的鎳鈷錳酸鋰，同時通過尖銳的衍射峰，可以得知獲得的三元正極材料的結晶性良好。
[0101]掃描電鏡分析(SEM)
[0102]對實施例1所得的三元正極材料進行掃描電鏡分析，得到SEM照片，如圖2所示。
[0103]由圖2分析可以得知，本發(fā)明所提供的制備方法獲得的三元正極材料為形態(tài)均一，結構緊實的球形顆粒。同時，還可以得知，所獲得的三元正極材料分布均勻集中，表面光滑，無團聚現(xiàn)象。
[0104]電化學件測試
[0105]將實施例以及對比例中制備得到的三元正極材料作為為正極，以鋰片作為負極，組裝成扣式電池，在3.0~4.5V的電壓范圍內(nèi)充放電測試，測試結果如表1所示:
[0106]表1
【權利要求】
1.一種鎳鈷錳酸鋰三元正極材料，所述三元正極材料由下式所示:
LiNixMnyCozO2
其中，X 為 0.38 ~0.42，y 為 0.33 ~0.36，z 為 0.23 ~0.25，且 x+y+z = I。
2.根據(jù)權利要求1所述的三元正極材料，其特征在于，所述三元正極材料由下式所示:
LiNi0.‘Μη。.35Co0.2502。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的三元正極材料，其特征在于，所述三元正極材料為球形或類球形的固體顆粒，固體顆粒的中位徑為8~20微米，優(yōu)選為8~15微米。
4.根據(jù)權利要求1所述的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料，該三元正極材料由包括以下步驟的方法制得: 1)將由硫酸鎳、硫酸錳、硫酸鈷配制成的混合水溶液加入到反應釜中，混合溶液的總摩爾濃度為I~3mol/l，其中，硫酸鎳、硫酸錳、硫酸鈷的摩爾比為硫酸鎳:硫酸錳:硫酸鈷=(38 ~42): (33 ~37): (23 ~27)； 2)在攪拌情況 下，向步驟I)中所述的混合溶液中分別同時添加氫氧化鈉水溶液和氨水溶液，同時，控制體系的PH為10~12，此時不斷沉淀產(chǎn)出三元正極材料的前驅體，即氫氧化鎳鈷錳的共沉淀物，其中，氫氧化鈉水溶液的濃度為I~5mol/l，氨水溶液的濃度為I~5mo 1/1，反應體系的溫度為40~80°C ; 3)將前驅體在50~100°C下干燥； 4)將干燥后的前驅體與鋰源混合，磨碎，其中，鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰和硝酸鋰中的一種或多種，鋰源中Li元素摩爾量與前驅體中的N1、Co和Mn元素的摩爾量總和之比為L1:(Ni+Co+Mn) = I ~1.05:1 ; 5)將步驟4)中前驅體與鋰源的混合物在600~1000°C下焙燒10~30小時，焙燒完成后，冷卻，粉碎，過300目篩，獲得球形或類球形的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。
5.根據(jù)權利要求4所述的三元正極材料，其特征在于，所述混合溶液的總摩爾濃度為2mol/l，或/和鎳鹽、錳鹽、鈷鹽的摩爾比為8:7: 5。
6.根據(jù)權利要求4所述的三元正極材料，其特征在于，在所述步驟2)中，反應體系的溫度為50~70°C，優(yōu)選為60°C，或/和反應體系的pH值為10~11，或/和反應時間為I~90小時，優(yōu)選24~72小時。
7.根據(jù)權利要求4所述的三元正極材料，其特征在于，在所述步驟2)中氫氧化鈉的水溶液和氨水的水溶液的濃度相同，和/或濃度為3mol/l。
8.根據(jù)權利要求4所述的三元正極材料，其特征在于，在所述步驟2)中所得氫氧化鎳鈷錳的共沉淀物為球形或類球形固體顆粒，該固體顆粒的中位徑為7~20微米，優(yōu)選為7~15微米。
9.根據(jù)權利要求4所述的三元正極材料，其特征在于，在步驟5)中，焙燒的溫度為850 ~950O。
10.權利要求1所述的三元正極材料作為鋰離子電池正極材料的用途。
【文檔編號】H01M4/525GK104037401SQ201410245607
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權日:2014年6月4日
【發(fā)明者】崔妍, 江衛(wèi)軍, 郝振佳, 張溪, 蘇迎春, 李化一, 文博 申請人:中信國安盟固利電源技術有限公司