[发明专利]一种正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极材料的制备方法。 

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量大、重量轻、体积小、循环寿命长、无记忆效应、可快速充放电和无污染等优点，而被广泛的应用到各类电子产品中去。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能的好坏对锂离子电池性能起到决定性作用。最为常用的正极材料为镍锰钴系列的正极材料。 

现有技术中，锂离子电池镍锰钴系列的正极材料的制备方法通常为：高温固相合成法、沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾干燥法等。其中较好的是沉淀法和喷雾干燥法。该两种方法都是先合成正极材料前驱体(即镍锰钴的氢氧化物)，然后将正极材料前驱体与锂源在氧气气氛下烧结，最终形成正极材料。 

但是，烧结过程中，由于温度较高，反应原料颗粒容易产生团聚现象，颗粒与颗粒相互粘结在一起，从而抑制了氧气在反应原料颗粒中扩散，从而降低了反应活性，最终导致反应进行不充分，存在少量没有氧化的现象存在。使正极材料不均一，整体性能下降，会降低材料的比容量以及循环性能。 

而通过外加搅拌装置等方法，并不能有效解决烧结时因团聚而造成的缺氧问题。这是因为搅拌桨只能破坏较大范围内的团聚现象，对小范围内的团聚现象没有作用；因此还会存在局部缺氧的问题。并且搅拌桨还会带来杂质，装置设备复杂，外加能耗，成本大等一系列的问题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，烧结过程不充分，局部材料 内部缺氧的现象；从而提供了一种烧结充分，正极材料整体性能优良的正极材料制备方法。 

一种正极材料的制备方法，其包括：将正极材料前驱体与锂源、高温惰性膨胀剂混合，然后在含氧气氛下高温烧结，再将高温惰性膨胀剂分离去除； 

所述正极材料前驱体的通式为M_aX_b(OH)₂，其中，0.8≤a≤1，0≤b≤0.2，M选自Ni、Mn、Co中一种或几种，X为金属掺杂元素，X选自Fe、Al、Mg、Cr、Sr、Ti或稀土元素中一种或几种； 

所述高温惰性膨胀剂的熔化起始温度大于800℃，所述高温惰性膨胀剂其700℃时与25℃时体积比大于2。 

本发明的发明人经过大量的实验和分析得知，现有技术中烧结不完全、材料内部缺氧问题的根本原因是：正极材料前驱体、锂源等原料自身在高温下团聚，形成氧气隔断层，造成烧结不充分。本发明的发明人意外发现，加入高温惰性膨胀材料颗粒，与反应原料颗粒混合然后一起烧结。该高温惰性膨胀材料颗粒在烧结温度下保持固体，并且具有较高的膨胀性能。同时在烧结时，该高温膨胀材料颗粒保持反应惰性，不与反应原料颗粒发生反应，不会引进杂质等问题。制备的正极材料的重现性好，均一性高，整体性能优越。本发明的发明人推定其原因是：当高温烧结时，高温惰性膨胀材料本身与反应原料均匀混合，高温惰性膨胀材料分散了反应原料，对反应原料的团聚有一定的抑制作用。进一步，高温惰性膨胀剂具有良好的伸展性，在伸展过程对周围的反应原料一定的作用力，使反应材料之间的团聚得到抑制。增大了反应原料之间的空隙，使得氧气分子通过空隙扩散到反应原料中，有利于扩大反应活性面积。 

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

一种正极材料的制备方法，其包括：将正极材料前驱体与锂源、高温惰性膨胀剂混合，然后在含氧气氛下高温烧结，再将高温惰性膨胀剂分离去除； 

所述正极材料前驱体的通式为M_aX_b(OH)₂，其中，0.8≤a≤1，0≤b≤0.2，M选自Ni、Mn、Co中一种或几种，X为金属掺杂元素，X选自Fe、Al、Mg、Cr、Sr、Ti或稀土元素中一种或几种； 

所述高温惰性膨胀剂的熔化起始温度大于800℃，所述高温惰性膨胀剂其700℃时与25℃时体积比大于2。 

其中，正极材料前驱体为所要制备正极材料对应的氢氧化物。这是本领域技术人员所公知的。 

本发明的正极材料前驱体可以通过商购获得，也可以自己制备。其制备方法可以选用络合沉淀法，喷雾干燥法，溶胶凝胶等。以上制备方法均为本领域技术人员所公知的。具体的制备方法在此不作赘述。 

其中，本发明的熔化起始温度是指物质开始熔化时的温度。