[发明专利]高安全性镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源材料制备技术领域，涉及用于锂离子电池的高安全性镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法。

背景技术     

为了逐步解决制约当前经济发展的能源短缺和大气污染问题，锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、污染少、无记忆效应、体积小、重量轻、无环境污染等优点，近年来在技术、生产、市场上获得了快速发展，已形成了一个大的新型产业。

用于锂离子电池正极材料的镍钴锰酸锂NCM523三元材料具有电压平台高、比容量大、常温循环性能好、能量密度高、自放电小等优点，但镍钴锰酸锂NCM523三元材料由于其镍含量高，材料稳定性较差，安全性较差，容量大的镍钴锰酸锂NCM523三元材料锂离子电池，很难通过针刺和过充等安全测试。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的旨在提供一种高安全性镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法。通过对镍钴锰酸锂NCM523三元材料进行表面修饰包覆，在大容量锂离子电池上使用，锂离子电池安全性得到改善，针刺和过充等安全测试通过率明显提高。

本发明的目的是通过以下措施来实现：

一种高安全性镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将镍、钴、锰三元的盐溶液按摩尔比为5：2：3混合，向反应釜中加入硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰溶液，置入碱溶液中进行共沉淀反应，混合溶液的PH值为11～12，温度50℃，连续搅拌得到固液混合物，用纯净水洗涤、过滤、干燥即得到前驱体(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)OH；

⑵将步骤⑴得到的前驱体(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)OH过筛后，在400～600℃温度下煅烧4～10小时，即得到前驱体氧化物(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)₂O；将前驱体氧化物(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)₂O过筛后，与电池级碳酸锂或氢氧化锂按照Li:Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3 =(1+x):1的摩尔配比采用干法混合方式进行充分混合得混合物，其中Li:Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3 =(1+x):1的摩尔配比中0.04≤x≤0.08；

⑶将步骤⑵得到的混合物装入匣钵压实，在空气气氛中900～950℃温度下恒温加热12~20h进行焙烧反应，完成后自然冷却8～12h取出粉末粉碎、过筛；将过筛得到的粉末装入匣钵抹平，在空气气氛中800～850℃温度下恒温加热6～12h再进行焙烧，完成后自然冷却取出粉末过筛，即得到球形或类球形镍钴锰酸锂Li_1+xNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂；

⑷将步骤⑶得到球形或类球形镍钴锰酸锂Li_1+xNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂与LiFePO₄按照(1-y):y的质量比列进行配比，其中0.05≤y≤0.20；在干燥的环境中，在一定的球料质量比的条件下，在内衬为耐磨非金属材料的不锈钢球磨罐内采用非金属研磨球介质，在一定的转速下，进行干法球磨混合包覆，球磨后过筛即得到高安全性镍钴锰酸锂NCM523三元材料。

上述步骤⑴中的前驱体(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)OH为球形或类球形。

上述步骤⑷中的LiFePO₄的一次粒子平均尺寸范围在5 nm ～100nm。

上述步骤⑷中的内衬耐磨非金属材料的不锈钢球磨罐内衬介质采用聚氨酯或聚四氟乙烯。

上述步骤⑷中的内衬为耐磨非金属材料的不锈钢球磨罐内非金属研磨球介质采用玛瑙、或聚氨酯、或聚四氟乙烯、或氧化铝，或氧化锆。

上述步骤⑷中不锈钢球磨罐的转速为30～300转/分钟，球磨时间为1～3小时。

本发明的优点是：