(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111602986.6 (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 合肥国轩电池材 料有限公司 地址 230000 安徽省合肥市庐江经济开发 区移湖西路厂房 (72)发明人 李献帅　徐懋　方琴凤　李圣宇　 饶媛媛　 (74)专利代理 机构 合肥天明专利事务所(普通 合伙) 34115 代理人 张梦媚 (51)Int.Cl. C01G 53/00(2006.01) H01M 4/48(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种锂过渡金属氧化物及其制备方法和应 用 (57)摘要 本发明公开了一种锂过渡金属氧化物及其 制备方法和应用， 包括下列步骤： 提供含有可溶 性的镍盐、 钴盐、 锰盐、 钒源和铁源的金属盐混合 溶液； 将所述金属盐混合溶液、 氨水和氢氧化钠 溶液混合， 控制pH在9 ‑12之间， 搅拌反应后， 获得 前驱体； 将所述前驱体与锂源混合均匀后， 高温 烧结， 制得锂过渡金属氧化物， 即单晶正极材料 Li(NixCoy‑a‑bMn1‑x‑yVaFeb)O2， 其中， 0.6＜x＜ 0.9， 0.1≤y＜ 0.15， 0.001≤a＜ 0.02， 0.01≤a+b ≤0.05， x+y+a+b＝1。 制 得的锂过渡金属氧化物 可在不提高截止工作电压的情况下， 提供高能量 密度和较高的充放电效率， 提升锂离子电池的电 性能。 权利要求书1页 说明书8页 附图2页 CN 114408983 A 2022.04.29 CN 114408983 A 1.一种锂过渡金属氧化物的制备 方法， 其特 征在于， 包括下列步骤： 提供金属盐混合溶液， 所述金属盐混合溶液中含有可溶性的镍盐、 钴盐、 锰盐、 钒源和 铁源； 将所述金属盐混合溶液、 氨水和氢氧化钠溶液混合， 控制pH在9 ‑12之间， 搅拌反应后， 获得前驱体； 将所述前驱体与锂源混合均匀后， 高温烧结， 制得锂过渡金属氧化物， 即单晶正极材料 Li(NixCoy‑a‑bMn1‑x‑yVaFeb)O2， 其中， 0.6＜ x＜0.9， 0.1≤y＜0.15， 0.001≤a＜0.02， 0.01≤a+ b≤0.05， x+y+a+b＝1。 2.如权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述金属盐混合溶液中， 金属离子的总 浓度为0.5 ‑2.0mol/L。 3.如权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述镍盐选自硫酸镍、 硝酸镍、 氯化镍、 草酸镍、 钒酸镍中的至少一种； 所述钴盐选自硫酸钴、 硝酸钴、 氯化钴、 草 酸钴、 钒酸钴中的至少一种； 所述锰盐选自硫酸锰、 硝酸锰、 氯化锰、 草 酸锰、 钒酸锰中的至少一种。 4.如权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述钒源选自钒酸铵、 偏钒酸铵、 焦钒酸 铵、 多钒酸铵、 正钒酸钠、 偏钒酸钠、 五氧化 二钒中的一种或两种以上； 所述铁源选自氯化 亚铁、 钒酸 亚铁、 硝酸 亚铁中的一种或两种以上。 5.如权利要求1所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述前驱体的平均粒径D5 0为3‑5 μm。 6.如权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述锂源选自单水氢氧化锂、 硝酸锂、 草 酸锂、 醋酸锂、 丁 腈锂、 氨基化锂中的至少一种； 所述锂源的配料量按照Li： Me的摩尔比为(1.04 ‑1.07)： 1进行， 其中， Me为镍、 钴、 锰、 钒、 铁元素的摩尔之和。 7.如权利 要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述 高温烧结的温度为850 ‑900℃， 时间 为10‑18h。 8.如权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 在获得单晶正极材料Li(NixCoy‑a‑bMn1‑x‑ yVaFeb)O2后， 还包括表面处 理的步骤， 具体为： 配置浓度为15wt％ ‑25wt％的磷酸铵盐溶 液； 雾化所述磷酸铵盐溶液对所述单晶正极材料Li(NixCoy‑a‑bMn1‑x‑yVaFeb)O2表面喷淋20 ‑ 40min后， 进行二次烧 结， 所述二次烧 结的气氛为氧气和/或空气， 温度为500 ‑700℃， 时间为 6‑10h。 9.一种锂过渡金属氧化物， 其特征在于， 采用如权利要求1 ‑8任一项所述的制备方法制 得。 10.一种锂离子电池， 包括正极、 负极、 隔膜和电解液， 其特征在于， 所述正极的活性物 质含有如权利要求9所述的锂过渡金属氧化物。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114408983 A 2一种锂过渡金属氧化物及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于锂离子电池正极材料技术领域， 特别涉及一种锂过渡金属氧化物的制 备方法， 以及由该制备方法制备得到的锂过渡金属氧化物， 进一步涉及获得 的锂过渡金属 氧化物在制备锂离 子电池中的应用。 背景技术 [0002]新能源汽车飞速发展， 但在日常使用过程中， 新能源汽车本身续航里程不足、 充电 速度慢、 里程衰减快、 安全性差等问题越来越凸显 。 [0003]针对续航里程不足的问题， 具有高能量密度的层状结构的镍钴锰酸锂正极活性物 质被广泛研究。 通常会通过两种途径来提升正极活性物质的能量密度， 分别是提高截止工 作电压或者提高镍钴锰酸锂中的镍含量。 虽然这两种途径都能在一定程度上提高正极活性 材料的能量密度， 但这两种都会使得正极活性材料 的稳定性变差， 进而导致锂电池的安全 风险升高。 [0004]针对上述问题， 现有技术中通常会采用掺杂或包覆的方式对镍钴锰酸锂材料进行 处理， 从而实现其结构的稳定， 提升正极材料的放电比容量、 首次库伦效率和循环容量保持 率。 但一般掺杂会存在掺杂元素在正极材料颗粒中分布不均匀的问题， 掺杂颗粒沿正极材 料颗粒的径向呈现浓度梯度， 比如由外 向内浓度呈递减状态； 并且一般的掺杂对掺杂物的 粒度以及工艺控制要求较高， 使得工艺复杂且正极材 料的性能改善有限。 发明内容 [0005]有鉴于此， 本 发明有必要提供一种锂过渡金属氧化物， 以镍钴锰酸锂为基材， 以钒 元素、 铁元素协同， 通过部分取代钴， 制得组成为Li(NixCoy‑a‑bMn1‑x‑yVaFeb)O2的锂过渡金属 氧化物， 该锂过渡金属氧化物可在不提高截止工作电压的情况下， 提供高能量密度和较高 的充放电效率。 [0006]为了实现上述目的， 本发明采用以下技 术方案： [0007]本发明提供了一种锂过渡金属氧化物的制备 方法， 包括下列步骤： [0008]提供金属 盐混合溶液， 所述金属 盐混合溶液中含有可溶性的镍盐、 钴盐、 锰盐、 钒 源和铁源； [0009]将所述金属盐混合溶液、 氨水和氢氧化钠溶液混合， 控制p H在9‑12之间， 搅拌反应 后， 获得前驱体； [0010]将所述前驱体与 锂源混合均匀后， 高温烧结， 制得锂过渡金属氧化物， 即单晶正极 材料Li(NixCoy‑a‑bMn1‑x‑yVaFeb)O2， 其中， 0.6＜x＜0.9， 0.1≤y＜0.15， 0.001≤a＜0.02， 0.01 ≤a+b≤0.05， x+y+a+b＝1。 [0011]进一步方案， 所述金属盐混合溶 液中， 金属离 子的总浓度为0.5 ‑2.0mol/L。 [0012]进一步方案， 所述镍盐选自硫酸镍、 硝酸镍、 氯化镍、 草酸镍、 钒酸镍中的至少一 种；说　明　书 1/8 页 3 CN 114408983 A 3