[发明专利]一种富镍浓度梯度型镍钴铝酸锂正极材料、其制备方法及锂离子电池

摘要

本发明提供一种富镍浓度梯度型镍钴铝酸锂正极材料、其制备方法及锂离子电池，所述的富镍浓度梯度型镍钴酸锂正极材料形貌近似球形，具有核壳结构，内层Ni元素含量高，外层Mn元素含量高，进行体相钼元素掺杂和颗粒表面氧化铝均匀包覆。本发明所提供的富镍浓度梯度型镍钴铝酸锂正极材料在350mA/g的电流密度下可逆放电此容量大于172mAh/g，以2C的倍率充放电循环100次后容量保持率大于85％。本发明所提供以富镍浓度梯度型镍钴铝酸锂为正极材料锂离子电池具有此容量高、热稳定性和循环稳定性好、倍率特性优良等突出优点，在电子设备、通讯和交通等领域具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种富镍浓度梯度型镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述的富镍浓度梯度型镍钴酸锂正极材料由镍钴铝前驱体和锂源化合物混合后高温煅烧制备而成，具体制备步骤如下：步骤一：体相掺杂钼元素（1-1）将一定量的镍钴铝前驱体分散在适量钼酸铵的水溶液中，充分搅拌并均匀分散，然后干燥细化，将细化后的产物经550～650℃热处理1～4h；（1-2）将上述步骤（1-1）中的产物和锂源化合物按照一定的配比称量配料，然后进行球磨或三维混合；所述球磨包括行星式球磨、蓝式球磨或者高能球磨中的任意一种，球磨时间为1～15h；所述三维混合采用三维混合机，混合时间为1～25h；（1-3）将上述步骤（1-2）中球磨或三维混合后的产物在烧结炉中于600～1050℃高温煅烧2～40h，然后自然冷却至室温，经粉碎、过筛后获得体相掺杂钼元素的富镍浓度梯度型镍钴铝正极材料；所述煅烧温度最低为600℃，所述煅烧时的升温速度为1～15℃/min，所述煅烧时间至少2h，所述煅烧在氧化性气氛下进行；所述氧化性气氛的流量为1～200ml/min；步骤二：表面氧化铝包覆（2-1）水合铝溶胶的制备：采用（a）异丙醇铝制备法：将异丙醇铝与去离子水配成一定浓度的溶液，在80～90℃搅拌直至充分水解，向其中缓慢滴加浓度为0.5～2.0mol/L的硝酸溶液，控制溶液的pH值直至水解产物胶溶，继续搅拌老化一定时间，得到澄清的水合铝溶胶；或者采用（b）硝酸铝制备法，将一定量的硝酸铝溶于去离子水配制成一定浓度的水溶液，将其缓慢滴加到一定浓度的氨水中，在80～90℃搅拌直至完全生成氢氧化铝沉淀，向其中加入0.5～2.0mol/L的硝酸溶液，控制pH值直至沉淀全部胶溶，继续搅拌老化一定时间，得到澄清的水合铝溶胶；（2-2）将步骤（1-3）中获得的体相掺杂钼元素的富镍浓度梯度型镍钴铝正极材料分散在0.05～0.25mol/L的稀硝酸溶液中，快速搅拌1～10h后用去离子水充分洗涤，以便去除没有完全反应的锂源化合物，然后将洗涤产物分散在上述步骤（2-1）的水合铝溶胶中，快速搅拌后充分干燥；所述的稀硝酸溶液的浓度至少为0.05mol/L，所述搅拌时间至少为1h；（2-3）将步骤（2-2）中干燥后的产物在400～700℃热处理1～10h，经粉碎、分级、筛分后获得最终的富镍浓度梯度型镍钴铝酸锂正极材料；热处理温度最低为400℃，热处理时间至少1h。