[发明专利]一种湿法混锂改善锂离子电池正极材料高温固相反应的方法

说明书

一种湿法混锂改善锂离子电池正极材料高温固相反应的方法，本发明涉及一种改善锂离子电池正极材料高温固相反应的方法，属于锂离子电池材料及其制造工艺技术领域。本发明的目的是为了解决锂离子电池正极材料前驱体与锂源固相混合均一性差以及微粉状锂源的粉尘飞扬问题。本发明的一种湿法混锂改善锂离子电池正极材料高温固相反应的方法按以下步骤进行：一、锂源溶液的配制；二、锂源与前驱体材料混合；三、混合物的处理；四、高温烧结。本发明的高温固相反应的方法用于锂离子电池正极材料的制备。

技术领域

本发明涉及一种改善锂离子电池正极材料高温固相反应的方法，属于锂离子电池材料及其制造工艺技术领域。

背景技术

随着全球经济的高速发展，人们对能源的需求也迅速提高，而传统化石能源(煤、石油、天然气)的减少及其造成的地球环境的日益恶化成为了人类生存发展的两大障碍，新能源的开发成为各国研究的热点课题之一。电池作为一种化学能和电能相互转化的器件是合理利用能源的重要媒介。相比于传统一次电池和以铅酸、镍镉为代表的二次电池，锂离子电池具有具有能量密度高、循环寿命长、环境兼容性良好、重量轻、体积小等优势，被称为新一代的绿色电池。近年来，随着可携带电子设备的小型化，电动汽车行业的空前发展和军事、航天领域对电池要求不断提高，锂离子电池受到了世界各国极大的重视，目前日、韩、中国等各国都争相推出新能源汽车扶持政策，使未来新能源汽车领域锂电池需求有望迎来爆发式增长。

在锂电池产业链中，上游的电池材料环节是关键。电池材料一直制约着我国锂电池行业的发展，锂电池正极材料、隔膜和电解液相关技术还有待改善。其中，正极是决定锂离子电池性能和成本的关键。目前，对正极材料的研究主要集中在钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元、磷酸铁锂等。日本和韩国目前主要开发以锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料为正极材料的动力型锂离子电池，如Panasonic EV能源公司、日立、索尼、新神户电机、NEC、三洋电机、三星以及LG等。美国主要开发以磷酸铁锂为正极材料的动力型锂离子电池，如A123系统公司、Valence公司，但美国的主要汽车厂家在其PHEV与EV中却选择锰基正极材料体系动力型锂离子电池。国内目前普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料，从政府、科研机构、企业甚至是证券公司等市场分析员都看好这一材料，将其作为动力型锂离子电池的发展方向。

正极材料的结构和性能与制备方法密不可分，不同的制备方法导致所制备的材料在结构、形貌、比表面积和电化学性能等方面有很大的差别。目前常见的锂离子电池正极材料的制备技术主要有固相合成法、化学共沉淀法、溶胶凝胶法、水热合成法、喷雾降解法等。

锂离子电池正极材料的制备过程中需要经历锂源与前驱体材料的混合步骤。常见的干法混合由于其工艺技术要求相对简单而被广泛使用，但由于方法的局限性不可避免的会存在锂源与前驱体材料混合不均匀的问题，从而影响后续的高温固相反应。普遍的解决方法是通过尽可能的降低锂源固体颗粒尺寸获得微粉化的锂源而在一定程度上提升混合效果，锂源的微粉化不仅造成生产过程的复杂化，而且会造成严重的环境污染。

发明内容

本发明的目的是为了解决锂离子电池正极材料前驱体与锂源固相混合均一性差以及微粉状锂源的粉尘飞扬问题，提供一种湿法混锂改善锂离子电池正极材料高温固相反应的方法。通过络合剂对锂离子的络合作用提升溶液中锂源浓度，从而获得高浓度的锂源溶液，然后将其与锂离子电池正极材料前驱体混合并干燥，最后高温烧结制得锂离子电池正极材料。本发明方法能够获得锂离子电池正极材料前驱体与锂源高度均匀的混合物，有效提升高温固相反应的均一性，同时能够防止粉尘污染，简化生产工艺，提升生产效率。

本发明的一种湿法混锂改善锂离子电池正极材料高温固相反应的方法按以下步骤进行：

一、锂源溶液的配制：将锂源与络合剂按照摩尔比1:(0.01～1)混合，得到混合物；然后将混合物加入水中，搅拌10分钟～120分钟使其充分溶解得到高浓度的锂源溶液；所述高浓度的锂源溶液为锂源在水中饱和浓度的50％～200％；