[发明专利]一种锂盐和锂离子正极材料前驱体均匀混合的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂盐和锂离子正极材料前驱体均匀混合的方法。

背景技术

现在的锂离子正极材料现在主要为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂及磷酸铁锂等。现在市面上生产的锂离子正极材料其制备方法绝大多数是高温固相烧结法。其特点是：设备和工艺制备条件易控制，易于实现工业化。制备过程通常先将锂盐与Ni、Co、Mn的氧化物、氢氧化物或碳酸物混合然后再在不同的氛围下对其进行高温烧结从而获得锂离子正极材料。

目前烧结厂家选用的锂盐主要是碳酸锂和氢氧化锂。烧结厂家的混锂工艺主要是：先将锂盐装入球磨机进行球磨。使锂盐尽可能有小的粒径。把球磨后的锂盐同前驱体按比例在混料机中混合。混合均匀后进行烧结。由于锂盐同前驱体的比重和粒径有很大差异，用这种固-固的混锂方式很难同前驱体混合均匀，导致烧结后的样品出现富锂或缺锂，批次之间稳定性差。产品的电化学性能不能得到保证。

正极材料前躯体需要同氢氧化锂或碳酸锂等锂盐混合均匀后，经过高温烧结得到锂离子正极材料。由于这种固-固混合无法实现锂在前躯体中的均匀混合，烧结后的产品锂离子分布不均匀严重影响锂离子正极材料的电化学性能。同时，现有工艺中普遍用的锂盐是碳酸锂和氢氧化锂，由于它们的溶解度非常低，无法实现固-液混合，所以锂盐同前躯体均匀混合一直没有得到解决。

总体来说，现有技术中无论是固-固混合还是固-液混合都无法达到锂源同锂离子正极材料前躯体的均匀混合。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂盐和锂离子正极材料前驱体均匀混合的方法，能够保证混合后锂的均匀性。

一种锂盐和锂离子正极材料前驱体均匀混合的方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

（1）配制甲酸锂饱和溶液；

（2）将待混合的前躯体物料装入容器中，在持续搅拌下，保持物料温度在80-120℃，以喷雾的方式喷入步骤（1）制备的甲酸锂饱和溶液，喷入后继续搅拌、保温，直至物料混合均匀并被烘干后，混合结束。

其中搅拌速率为10-100r/min。

其中前躯体物料是指制备镍酸锂用前驱体氢氧化镍、钴酸锂用前驱体氢氧化钴、锰酸锂用前驱体二氧化锰及三元材料用前驱体镍钴锰氢氧化物。

其中控制甲酸锂与前躯体物料的混合比例为1.1-1.2mol：1。

其中甲酸锂饱和溶液的喷入速度控制在5-100ml/min。

本发明采用一种溶解度非常高的甲酸锂作为锂盐，用喷雾的方式使甲酸锂溶液均匀的涂覆在前驱体的表面。达到均匀混合的效果。本发明用甲酸锂作为锂源，配制等比例的甲酸锂溶液，在前驱体不断搅拌下，采用喷雾的方式使甲酸锂溶液均匀的涂覆在前驱体的表面，然后进行烧结。采用本发明的方法可保证锂的均匀性，适合规模化生产，规模化生产中产品的一致性可以得到保证。

附图说明

附图1为本发明实施例1中所用混合设备的结构示意图；

附图2为本发明实施例1中所用镍钴锰三元材料前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂的电镜示意图；

附图3为本发明实施例1中所用镍钴锰三元材料前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂的电镜示意图；

附图4为本发明实施例1中烧结后的最终样品即锂离子电池用镍钴锰酸锂三元材料的电镜示意图。

具体实施方式

本发明方法中的前躯体物料是指正极材料前驱体，这种正极材料前驱体包括制备镍酸锂用前驱体氢氧化镍、钴酸锂用前驱体氢氧化钴，锰酸锂用前驱体二氧化锰及三元材料用前驱体镍钴锰氢氧化物等等。此类前驱体和锂盐的混合过程主要是用可溶性锂盐。对前驱体的粒径、比表面积等物理指标无明确的要求。但是现在市场中用的各种前驱体都要求具备一定的粒径大小，如：D50：8-10微米，球形，振实密度1.8-2.4cm³/g，目的是增加正极材料的密度。恰恰是这种具备一定球形度和粒度，密度较高的前驱体，采用本专利的混合方法，更容易凸显这种固-液所能达到的均匀混合的优势。

实施例1：

下列前驱体物料采用宁夏东方钽业有限公司生产的523型镍钴锰氢氧化物前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3（OH）₂前驱体。

具体操作如下：