Частицы сложного гидроксида никеля-кобальта и способ их получения, активный материал положительного электрода для вторичной батареи с безводным электролитом и способ его получения, а также вторичная батарея с безводным электролитом - RU2016116706A
Код документа: RU2016116706A
Формула
1. Способ получения сложного гидроксида никеля-кобальта, описываемого общей формулой: Ni1-x-yCoxMnyMz(OH)2+a, где 0,10≤х≤0,35; 0
первую кристаллизацию при подаче раствора, содержащего никель, кобальт и марганец; раствора реагента, образующего комплексный ион, и раствора основания, по отдельности и одновременно, в одну реакционную емкость для получения частиц сложного гидроксида никеля-кобальта; и
вторую кристаллизацию, осуществляемую после первой кристаллизации, при дополнительной подаче раствора, содержащего никель, кобальт и марганец; раствора реагента, образующего комплексный ион; раствора основания и раствора, содержащего упомянутый элемент М, по отдельности и одновременно, в реакционную емкость для осуществления кристаллизации частиц сложного гидроксида, содержащего никель, кобальт, марганец и упомянутый элемент М, на частицах сложного гидроксида никеля-кобальта;
при этом, исходя из того, что общее количество мольных долей никеля, кобальта и марганца, подаваемое на первую кристаллизацию, составляет MOL(1) и что общее количество мольных долей никеля, кобальта и марганца, подаваемое на вторую кристаллизацию, составляет MOL(2), MOL(1) и MOL(2) удовлетворяют неравенству 0,30≤MOL(1)/{MOL(1)+MOL(2)}<0,95.
2. Способ получения сложного гидроксида никеля-кобальта, описываемого общей формулой: Ni1-xCoxMz(OH)2+a, где 0,10≤х≤0,35; 0
первую кристаллизацию при подаче раствора, содержащего никель и кобальт; раствора реагента, образующего комплексный ион, и раствора основания, по отдельности и одновременно, в одну реакционную емкость для получения частиц сложного гидроксида никеля-кобальта; и
вторую кристаллизацию, осуществляемую после первой кристаллизации, при дополнительной подаче раствора, содержащего никель и кобальт; раствора реагента, образующего комплексный ион; раствора основания и раствора, содержащего упомянутый элемент М, по отдельности и одновременно, в реакционную емкость для осуществления кристаллизации частиц сложного гидроксида, содержащего никель, кобальт и упомянутый элемент М, на частицах сложного гидроксида никеля-кобальта;
при этом, исходя из того, что общее количество мольных долей никеля и кобальта, подаваемое на первую кристаллизацию, составляет MOL(1) и что общее количество мольных долей никеля и кобальта, подаваемое на вторую кристаллизацию, составляет MOL(2), то MOL(1) и MOL(2) удовлетворяют неравенству 0,30≤MOL(1)/{MOL(1)+MOL(2)}<0,95.
3. Способ по п. 1, в котором MOL(1) и MOL(2) удовлетворяют неравенству 0,60≤MOL(1)/{MOL(1)+MOL(2)}≤0,90.
4. Способ по п. 1, в котором скорость подачи раствора, содержащего упомянутый элемент М, является постоянной на стадии второй кристаллизации.
5. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя подачу раствора, содержащего никель, кобальт и марганец, и раствора основания в раствор, который по существу не содержит реагента, образующего комплексный ион, до осуществления первой кристаллизации для образования затравочных кристаллов частиц сложного гидроксида никеля-кобальта.
6. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя подачу раствора, содержащего никель, кобальт и марганец, и раствора основания в раствор, содержащий реагент, образующий комплексный ион, до осуществления первой кристаллизации для образования затравочных кристаллов частиц сложного гидроксида никеля-кобальта.
7. Способ по п. 2, в котором MOL(1) и MOL(2) удовлетворяют неравенству 0,60≤MOL(1)/{MOL(1)+MOL(2)}≤0,90.
8. Способ по п. 2, в котором скорость подачи раствора, содержащего упомянутый элемент М, является постоянной при второй кристаллизации.
9. Способ по п. 2, дополнительно включающий в себя подачу раствора, содержащего никель и кобальт, и раствора основания в раствор, который по существу не содержит реагента, образующего комплексный ион, до осуществления первой кристаллизации для образования затравочных кристаллов частиц сложного гидроксида никеля-кобальта.
10. Способ по п. 2, дополнительно включающий в себя подачу раствора, содержащего никель и кобальт, и раствора основания в раствор, содержащий реагент, образующий комплексный ион, до осуществления первой кристаллизации для образования затравочных кристаллов частиц сложного гидроксида никеля-кобальта.
11. Способ получения активного материала положительного электрода для вторичной батареи с безводным электролитом, включающего сложный оксид лития-переходного металла, описываемый формулой: LiaNi1-x-yCoxMnyMzO2, где 0,95≤а≤1,2; 0,10≤x≤0,35; 0≤y≤0,35; 0
термообработку сложного гидроксида никеля-кобальта, полученного способом по п. 1, в атмосфере воздуха для получения сложного оксида никеля-кобальта;
смешивание соединения лития и сложного оксида никеля-кобальта для получения литиевой смеси; и
прокаливание смеси, полученной на стадии смешивания, при температуре в диапазоне от 700 до 1000°C в окислительной атмосфере.
12. Способ по п. 11, в котором отношение общего количества мольных долей металлов, отличных от лития, к количеству мольных долей лития в литиевой смеси, составляет от 1:1 до 1:1,20.
13. Способ по п. 11, в котором температура термообработки находится в диапазоне от 105 до 900°C.
14. Способ по п. 11, в котором окислительная атмосфера при прокаливании содержит кислород в диапазоне от 10 до 100% об.
15. Способ получения активного материала положительного электрода для вторичной батареи с безводным электролитом, включающего сложный оксид лития-переходного металла, описываемый формулой: LiaNi1-xCoxMzO2, где 0,95≤а≤1,2; 0,10≤х≤0,35; 0
термообработку сложного гидроксида никеля-кобальта, полученного способом по п. 2, в атмосфере воздуха для получения сложного оксида никеля-кобальта;
смешивание соединения лития и сложного оксида никеля-кобальта для получения литиевой смеси; и
прокаливание смеси, полученной в результате смешивания, при температуре в диапазоне от 700 до 1000°C в окислительной атмосфере.
16. Способ по п. 15, в котором отношение общего количества мольных долей металлов, отличных от лития, к количеству мольных долей лития в литиевой смеси, составляет от 1:1 до 1:1,20.
17. Способ по п. 15, в котором температура термообработки находится в диапазоне от 105 до 900°C.
18. Способ по п. 15, в котором окислительная атмосфера при прокаливании содержит кислород в диапазоне от 10 до 100% об.
19. Сложный гидроксид никеля-кобальта, описываемый формулой: Ni1-x-yCoxMnyMz(OH)2+a, где 0,10≤х≤0,35; 0≤y≤0,35; 0
при этом сложный гидроксид никеля-кобальта находится в форме вторичных частиц, образовавшихся в результате агломерации первичных частиц,
и вторичные частицы содержат:
первый слой, характеризующийся отношением глубины к радиусу менее 5% в направлении от поверхности вторичных частиц;
второй слой, характеризующийся отношением глубины к радиусу в диапазоне от 5% до менее 50% и расположенный на внутренней стороне относительно первого слоя вторичных частиц; и
третий слой, характеризующийся отношением глубины к радиусу 50% или больше и расположенный на внутренней стороне относительно второго слоя вторичных частиц, и
при этом СЭМ-ЭДС спектр упомянутого элемента М по глубине в радиальном направлении вторичных частиц имеет пик во втором слое.
20. Сложный гидроксид никеля-кобальта по п. 19, в котором, исходя из того, что количество упомянутого элемента М в первом слое составляет S1 и количество упомянутого элемента М во втором слое составляет S2, S1 и S2 удовлетворяют неравенству S2>1,02 S1.
21. Сложный гидроксид никеля-кобальта по п. 20, в котором, исходя из того, что количество упомянутого элемента М в третьем слое составляет S3, S2 и S3 удовлетворяют неравенству S2>1,02 S3.
22. Сложный гидроксид никеля-кобальта по п. 19, в котором вторичные частицы сложного гидроксида никеля-кобальта имеют зону внутреннего ядра, сформированную из мелких первичных частиц, а с внешней стороны зоны внутреннего ядра вторичные частицы содержат пластинчатые или игольчатые первичные частицы, более крупные, чем мелкие первичные частицы.
23. Сложный гидроксид никеля-кобальта по п. 19, в котором вторичные частицы сложного гидроксида никеля-кобальта сформированы из стержневидных или пластинчатых первичных частиц.
24. Активный материал положительного электрода для вторичной батареи с безводным электролитом, содержащий сложный оксид лития-переходного металла, описываемый формулой: LiaNi1-x-yCoxMnyMzO2, где 0,95≤а≤1,2; 0,10≤х≤0,35; 0≤y≤0,35; 0
в котором сложный оксид лития-переходного металла находится в форме вторичных частиц, образовавшихся в результате агломерации первичных частиц,
и вторичные частицы содержат:
первый слой, характеризующийся отношением глубины к радиусу менее 5% в направлении от поверхности вторичных частиц;
второй слой, характеризующийся отношением глубины к радиусу в диапазоне от 5% до менее 50% и расположенный на внутренней стороне относительно первого слоя вторичных частиц; и
третий слой, характеризующийся отношением глубины к радиусу 50% или больше и расположенный на внутренней стороне относительно второго слоя вторичных частиц, и
при этом СЭМ-ЭДС спектр упомянутого элемента М по глубине в радиальном направлении вторичных частиц имеет пик во втором слое.
25. Активный материал положительного электрода для вторичной батареи с безводным электролитом по п. 24, в котором, исходя из того, что количество упомянутого элемента М в первом слое составляет S4 и что количество упомянутого элемента М во втором слое составляет S5, S4 и S5 удовлетворяют неравенству S5>1,02 S4.
26. Активный материал положительного электрода для вторичной батареи с безводным электролитом по п. 25, в котором, исходя из того, что количество упомянутого элемента М в третьем слое составляет S6, S5 и S6 удовлетворяют неравенству S5>1,02 S6.
27. Активный материал положительного электрода для вторичной батареи с безводным электролитом по п. 24, в котором вторичные частицы сложного оксида лития-переходного металла представляют полую внутреннюю сторону второго слоя.
28. Активный материал положительного электрода для вторичной батареи с безводным электролитом по п. 24, в котором вторичные частицы сложного оксида лития-переходного металла представляют сплошную внутреннюю сторону.
29. Вторичная батарея с безводным электролитическим раствором, включающая положительный электрод, отрицательный электрод, разделитель и безводный электролитический раствор, в которой положительный электрод содержит активный материал положительного электрода для вторичной батареи с безводным электролитом по п. 24.
30. Вторичная батарея с твердым электролитом, включающая положительный электрод, отрицательный электрод и твердый электролит, в которой положительный электрод содержит активный материал положительного электрода для вторичной батареи с безводным электролитом по п. 24.
