[发明专利]长高温循环镍钴锰酸锂NCM523三元材料及其制备方法

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长高温循环镍钴锰酸锂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。

用于锂离子电池的正极材料镍钴锰酸锂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，但此材料在55℃温度下充放电循环容量衰减快，且存储性能差。通过对镍钴锰酸锂NCM523三元材料进行金属离子掺杂，提高材料的结构稳定性，在3.0～4.3V范围内以0.2C电流充放电，比容量可达153mAh/g以上，高温循环保持率和高温存储性能相比纯相材料均有改善和提高。

发明内容

鉴于上述，本发明目的在于提供一种长高温循环镍钴锰酸锂NCM523三元材料。

本发明的另一目的在于提供制备长高温循环镍钴锰酸锂NCM523三元材料的方法。该方法采用干法混合对镍钴锰酸锂NCM523三元材料进行Al离子掺杂，改善了材料的稳定性和高温性能，尤其提高了材料的常高温循环保持率和高温存储性能。

本发明的目的是这样完成的：

一种长高温循环镍钴锰酸锂NCM523三元材料，其特征在于：化学表达式为Li_1+xNi_0.5Co_0.2Mn_0.3Al_xO₂，其中0.02≤x≤0.10。

制备权利要求1所述一种长高温循环镍钴锰酸锂NCM523三元材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

⑴将镍、钴、锰三元的盐溶液按照Ni:Co:Mn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11～12，温度50℃，连续搅拌反应8小时后陈化12小时，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；

⑶将步骤⑵所得的前驱体氧化物(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)₂O，过筛后与电池级碳酸锂或氢氧化锂以及活性铝盐或氧化物按照Li:Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3:Al=(1+x):1:x的摩尔配比，其中0.02≤x≤0.10，并在一定的转速下用混料机采用干法混合方式进行充分混合；

⑷将步骤⑶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；

⑸将步骤⑷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进行焙烧，完成后自然冷后取出粉末过筛，即得到长高温循环镍钴锰酸锂NCM523三元材料Li_1+xNi_0.5Co_0.2Mn_0.3Al_xO₂。

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⑶中的电池级碳酸锂或氢氧化锂的平均粒度范围为5μm～7μm。

上述步骤⑶中的活性铝盐或氧化物至少为硝酸铝、硫酸铝、醋酸铝、偏乙酸铝、γ型氧化铝、氢氧化铝中的一种，粒度范围为25nm～5μm。

上述步骤⑶中混料机的转速为30～300转/分钟，干法混合时间为1～4小时。

 

本发明的优点：