用于锂二次电池的正极活性材料的制作方法_2

文档序号:9291876阅读:来源:国知局
[0035] 本发明的特征在于,所述Ml为Mn,所述M2为Co,所述M3为Ni。
[0036] 本发明的特征在于,所述Ml为Ni,所述M2为Co,所述M3为Mn。
[0037] 进一步地,本发明提供一种包括电极的锂二次电池,所述电极包括所述正极活性 材料。
[0038] 技术效果
[0039] 如上所述,本发明所涉及的正极活性材料通过混合大小不同的粒子的同时在混合 粒子中包括金属离子浓度呈梯度的粒子来提高C-比率特性,并且能够制备维持适当的孔 隙度使振实密度显著提高的正极活性材料。
【附图说明】
[0040] 图1表示本发明一实施例所涉及的正极活性材料的基于混合粒子的比例进行的 PSA测试结果;
[0041] 图2表示本发明一实施例所涉及的正极活性材料的基于混合粒子的比例测量的 振实密度;
[0042] 图3和图4表示对本发明一实施例所涉及的正极活性材料进行的PSA测试结果。
【具体实施方式】
[0043] 参照以上附图阐述本发明的实施例,但是关于上述本发明的技术构成,本发明所 属技术领域的技术人员就会理解在不变更本发明的其技术思想或必要特征的范围内,也能 以其他具体形态实施。因此,应理解为以上所述的实施例在所有方面上只作示例而不是限 定的。并且,本发明的范围由后面的权利要求书,而非所述具体内容来定义。并且,从权利 要求书的意义、范围及其均等概念导出的所有变更或变形的形态,应解释为包含于本发明 的范围内。
[0044] <制备例1 >制备整个粒子中的金属离子呈浓度梯度的粒子
[0045] 将4L蒸馏水倒入一个共沉淀反应器(容积:4L,旋转电机功率:80W以上)中,并 且在lOOOrpm下搅拌同时保持反应器的温度在50°C。
[0046] 为了制备Mn、Co、Ni的浓度均呈梯度的正极活性材料,将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰 以90 :5 :5摩尔比例混合而制备2. 0M浓度的金属水溶液作为用于形成核的金属盐水溶液, 并且将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰以54 :15 :31摩尔比例混合而制备2. 0M浓度的金属盐水溶 液作为用于形成表面部分的金属盐水溶液,之后将所述用于形成核的金属盐水溶液先供入 到反应器中,并且将所述用于形成表面部分的金属盐水溶液以逐渐变化的比例进行混合并 以0. 3L/小时的速率供入到该反应器中。并且,将4. 0M浓度的氨水溶液以0. 03L/小时连 续供入到该反应器中。为了调节pH值,供应4. 0M浓度的氢氧化钠水溶液,以保持pH值在 10。叶轮速度调节为lOOOrpm。调节流量使溶液在反应器中的平均滞留时间为6小时左右, 在反应达到正常状态后,通过溢流管连续获得包含用于锂二次电池的正极活性材料前体的 溶液。
[0047] 将所得到的包含用于锂二次电池的正极活性材料前体的溶液进行过滤,并且水洗 后在110°C暖风干燥机中干燥15小时,以制备用于锂二次电池的正极活性材料前体。
[0048] 将所制备的用于锂二次电池的正极活性材料前体和氢氧化锂(LiOH)以1. 0 :1. 19 摩尔比例混合后,以2°C/min的加热速率进行加热并在280°C下保持5小时进行预烧,接着 900°C下烧成10小时,以制备用于锂二次电池的正极活性材料,各自的所测得结果如下:粒 子大小为4至7ym、振实密度为1. 97g/cc;以及粒子大小为10至14ym、振实密度为2. 42g/ CCo
[0049] <制备例2 >制备一个金属的浓度恒定且其他金属的浓度在整个粒子中呈浓度 梯度的壳结构的粒子
[0050] 重复制备例1的操作,不同在于,为了制备Mn的浓度以25%固定且Co、Ni的浓度 呈梯度的正极活性材料,将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰以75 :00 :25摩尔比例混合而制备2. 0M 浓度的金属水溶液作为用于形成核的金属盐水溶液,并且将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰以55 : 20 :25摩尔比例混合而制备2. 0M浓度的金属水溶液作为用于形成表面部分的金属盐水溶 液,之后将所述用于形成核的金属盐水溶液先供入到反应器中,并且将所述用于形成表面 部分的金属盐水溶液以逐渐变化的比例进行混合并以0. 3L/小时的速率供入到该反应器 中,以制备用于锂二次电池的Mn的浓度以25 %固定且Co、Ni的浓度呈梯度的正极活性材 料,各自的所测得结果如下:粒子大小为4至6ym、振实密度为2. 03g/cc;以及粒子大小为 10至14ym、振实密度为2. 58g/cc。
[0051] <制备例3 >制备具有2个或更多个整个粒子中的浓度梯度大小的粒子
[0052] 重复制备例1的操作,不同在于,为了制备具有2个或更多个Mn、Co、Ni的浓度梯 度大小的正极活性材料,将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰以80 :05 :15摩尔比例混合而制备2. 0M 浓度的金属水溶液作为用于形成核的金属盐水溶液,并且将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰以70 : 10 :20摩尔比例混合而制备2. 0M浓度的金属水溶液作为用于形成第一表面部分的金属盐 水溶液,并且将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰以55 :18 :27摩尔比例混合而制备2. 0M浓度的金 属水溶液作为用于形成第二表面部分的金属盐水溶液,之后将所述用于形成核的金属盐水 溶液先供入到反应器中,并且将所述用于形成第一表面部分的金属盐水溶液以逐渐变化的 恒定比例进行混合并以0. 3L/小时的速率供入到该反应器中,再将所述用于形成第二表面 部分的金属盐水溶液以逐渐变化的恒定比例进行混合并以〇. 3L/小时的速率供入到该反 应器中,以制备用于锂二次电池的具有2个浓度梯度大小的正极活性材料,各自的所测得 结果如下:粒子大小为6ym、振实密度为2. 17g/cc;以及粒子大小为10至14ym、振实密度 为 2. 52g/cc。
[0053] <制备例4 >制备核-壳结构的粒子
[0054] 为了制备由浓度恒定的核和浓度恒定的壳而成的粒子,将硫酸镍、硫酸钴和硫酸 锰以95 :00 :05摩尔比例混合而制备2. 0M浓度的用于形成核的金属水溶液,并且将硫酸 镍、硫酸钴和硫酸锰以40 :20 :40摩尔比例混合而制备2. 0M浓度的金属水溶液作为用于 形成壳的金属盐水溶液,之后将所述用于形成核的金属盐水溶液先供入到反应器中以形成 核,并且将用于形成壳的金属盐水溶液以0. 3L/小时的速率供入到该反应器中,以制备由 浓度恒定的核和浓度恒定的壳而成并且所测得粒子大小为4至6ym、粒子的振实密度为 1. 67g/cc的活性材料。
[0055] <制备例5 >制备核-呈浓度梯度的壳结构的粒子
[0056] 为了制备由浓度恒定的核和呈浓度梯度的壳而成的粒子,将硫酸镍、硫酸钴和硫 酸锰以80 :05 :15摩尔比例混合而制备2. 0M浓度的用于形成核的金属水溶液,并且将硫酸 镍、硫酸钴和硫酸锰以35 :20 :45摩尔比例混合而制备2. 0M浓度的金属水溶液作为用于 形成壳的金属盐水溶液,之后将所述用于形成核的金属盐水溶液先供入到反应器中以形成 核,并且将所述用于形成壳的金属盐水溶液以逐渐变化的恒定比例进行混合并以0. 3L/小 时的速率供入到该反应器中,以制备用于锂二次电池的正极活性材料,各自的所测得结果 如下:粒子大小为4至6ym、振实密度为1. 73g/cc;以及粒子大小为11至14ym、振实密度 为 2.28g/cc。
[0057] <制备例6>制备金属离子浓度恒定的粒子
[0058] 为了制备包含镍、钴和锰且粒子其内金属离子浓度恒定的粒子,使用将硫酸镍、硫 酸钴和硫酸锰以60 :20 :20摩尔比例混合而制备2. 0M浓度的金属水溶液,以制备所测得粒 子大小为5ym、粒子的振实密度为1. 67g/cc的活性材料。
[0059] <制备例7>制备金属离子浓度恒定的粒子
[0060] 制备粒子其内镍、钴和错的浓度恒定的NCA粒子,该粒子大小为3ym。
[0061] <制备例8 >制备金属离子浓度恒定的粒子
[0062] 制备钴离子浓度恒定的LC0粒子,该粒子大小为2ym。
[0063] <实施例1至6>
[0064] 将上述制备例5中制备的包括浓度恒定的核以及呈浓度梯度的壳的粒子和上述 制备例1至8中制备的粒子如下混合,分别测量振实密度、电极密度和C-比率,结果示于下 表1。
[0065]表1
[0066] [Tablel]
[0067]
[0068]
[0069] 从上述表1可知,当混合包括浓度恒定的
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