[发明专利]一种高导电性动力电池用镍钴锰三元正极材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种高导电性动力电池用镍钴锰三元正极材料的制造方法。

背景技术

镍钴锰(NCM)锂三元材料，由于其具备高容量、安全好、价格低廉等得到了研究者广泛的关注。目前，大家对镍钴锰三元材料的关注焦点转向动力电池的应用。然而，镍钴锰三元材料因钴含量低，其电导率远低于钴酸锂材料，直接影响其在动力电池的倍率性能，限制低温条件使用。同时，对高温循环性能也提出了更高的要求，镍钴锰三元材料由于高价镍的存在，导致镍钴锰三元材料表层结构不稳定，在高温循环充放电过程中容易受到电解液中HF的侵蚀，从而使得容量衰减较快，制约其在动力电池的使用。目前解决这些问题的主要方法是对镍钴锰三元材料进行表面包覆，包覆可以有效缓解金属离子的溶出，同时，减少HF对活性物质的腐蚀，从而有效的提高循环、高温存储和安全性能，但如何选择有效的包覆材料，解决以上各种问题成为锂电业界的瓶颈。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高导电性动力电池用镍钴锰三元正极材料的制造方法，可制造出高容量，高循环保持率，倍率性能和低温性能良好的镍钴锰三元材料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高导电性动力电池用镍钴锰三元正极材料的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，M掺杂镍钴锰三元材料基体的制备：

一次混料：将M金属氧化物与镍钴锰氢氧化物按摩尔比为0.001～0.1:1混合均匀，100目过筛分散，即一次原料混合物；

二次混料：将锂盐进行70～200目过筛分散，除渣处理后与一次原料混合物加入转速为40～200n/min的混料机，进行充分混合5h，即得二次原料混合物；

烧成：将二次原料混合物装埚压实，在温度是700～950℃的空气气氛中按5～15℃/min升温烧结10～40h，然后自然降温8～15h，取出粉末，进行弱破、过300目筛，即得M掺杂镍钴锰三元材料基体；

所述的镍钴锰氢氧化物的化学表达式为：Ni_xCo_yMn_z(OH)₂,其中x≥0.5，x+y+z＝1；

所述M金属氧化物包含：ZrO₂、MgO、Al₂O₃、TiO₂、La₂O₃、NbO₂、Tb₂O₃中的一种或者几种的纳米级氧化物，若为多种时，比例为任意比例；

所述弱破是指气流分散；

步骤2，TCO包覆液的制备：

将TCO氧化物盐溶解加入到有机溶剂中，TCO氧化物盐与有机溶剂的重量比控制在1:10～1:100，连续搅拌30min，充分溶解，形成均匀溶液即得TCO包覆液；

所述TCO氧化物包含铟、锡和锌中的一种或几种，若为几种时，比例为任意比例；

所述有机溶剂包含甲醇、无水乙醇、异丙醇、丙酮中的一种；

所述TCO氧化物盐为：有机锡化合物或无机锡盐，异丙醇铟或硝酸铟、锌醇盐或醋酸锌的一种或几种，若为几种混合时，比例为任意比例；

步骤3，TCO表面处理：

将步骤1中所得M掺杂镍钴锰三元材料基体按质量比边搅拌边缓慢加入到步骤2所制备的TCO包覆溶液中，M掺杂镍钴锰三元材料基体与TCO包覆溶液的质量比控制在1:0.1～0.5范围内，连续搅拌0.5～5h，转移至80℃水浴加热容器中，边加热边搅拌至有机溶剂充分挥发，使得搅拌浆料逐步形成凝胶态，形成凝胶包覆态，在60～100℃温度下进行干燥，将干燥后的样品进行过筛分散处理；

步骤4，包覆烧成：

将步骤3中所得样品在温度300～600℃的空气气氛中焙烧1-6h，烧成后样品进行过300目筛、弱破处理后，所得即为目标产品。

本发明的具有以下优点：一是采用M氧化物进行表面梯度掺杂，提高三元材料晶格内部锂离子迁移速度；二是在表面掺杂的基础之上进行高导电性TCO材料包覆，在保护材料表面特性的前提下，兼顾提高材料的电导率，改善三元材料的倍率性能和低温性能。

具体实施方式

实施例一

一种高导电性动力电池用镍钴锰三元正极材料的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，ZrO₂掺杂镍钴锰三元材料的制备：