[发明专利]一种镍钴锰酸锂正极材料的合成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及镍钴锰锂电池正极材料，具体说是一种镍钴锰酸锂正极材料的合成工艺。

背景技术

近几年来，新型的锂离子复合正极材料发展迅速，尤其是镍钴锰锂正极材料，其成为国内外专家学者研究的热点。与商业化的LiCoO₂相比，镍钴锰锂正极材料具有成本低廉的优势；与LiNiO₂相比，镍钴锰锂正极材料更易合成，并且循环性能和热稳定性相对较好；相对尖晶石LiMn₂O₄来说，镍钴锰锂正极材料在充放电过程中结构更稳定，不会发生Jahn-Teller效应，且Mn离子稳定，不会发生Mn离子在电解液中的溶解；与LiFePO₄相比，镍钴锰锂正极材料振实密度大，电位平台高。

目前，镍钴锰锂正极材料的制备方法包括高温固相法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、水热合成法和燃烧法等，但采用较多的仍然是共沉淀法，该方法操作复杂、重复性较差且需要严格控制实验条件，在一定程度上限制了镍钴锰锂正极材料的工业化生产和实际应用。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种可获得电化学性能优良的镍钴锰酸锂正极材料的合成工艺，其包括以下步骤：

本发明采用的技术方案为：一种镍钴锰酸锂正极材料的合成工艺，其包括以下步骤：

（1）按化学计量比称取Mn(NO₃)₂、CoCO₃、Ni(NO₃)₂·6H₂O和Li₂CO₃，加入浓HNO₃溶解并反应，再将溶解后的反应物进行恒温水浴；

（2）然后边搅拌边加入柠檬酸，直至液体成粘稠状，得到凝胶；

（3）烘干凝胶后加入分散剂进行机械活化；

（4）然后将活化后的浆料置于干燥箱内干燥，得到前驱体；

（5）将前驱体进行预烧；

（6）预烧后进行研磨，再焙烧，获得镍钴锰酸锂正极材料。

作为优选，溶解后的反应物在60--80℃温度下恒温水浴1.5—2.5h。

作为优选，柠檬酸的加入质量为反应物的25%。

作为优选，干燥时，干燥箱保持60—80℃的温度。

作为优选，预烧温度为450--550℃，时间为4—5h。

作为优选，焙烧的温度为800--900℃，时间为9—10h。

作为优选，机械活化采用行星球磨机，行星球磨机采用180--220r/min的转速进行机械活化，机械活化的时间为3.5—4.5h。

作为优选，机械活化时的球料质量比为（8—9）：1。

从以上技术方案可知，本发明采用溶胶凝胶法合成镍钴锰酸锂正极材料在合成过程中将前驱体进行机械活化，使前驱体颗粒分布均匀，粒径均匀；再通过预烧和焙烧获得电化学性能优良的钴镍锰酸锂正极材料。

具体实施方式

下面将详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

一种镍钴锰酸锂正极材料的合成工艺，其包括以下步骤：

（1）按化学计量比称取Mn(NO₃)₂、CoCO₃、Ni(NO₃)₂·6H₂O和Li₂CO₃，缓慢适量加入浓HNO₃帮助溶解并反应，再将溶解后的反应物在60--80℃温度下恒温水浴1.5—2.5h；

（2）然后边搅拌边加入质量为反应物的25%的柠檬酸，直至液体成粘稠状，得到凝胶；金属离子和柠檬酸的螯合作用使金属离子有效分散，抑制离子间的团聚，较好的实现分子水平的均匀混合。

（3）烘干凝胶后加入分散剂进行机械活化，分散剂可采用无水乙醇等，有利于分散、球磨；机械活化采用行星球磨机，球料质量比为（8—9）：1，这样活化效果较好；行星球磨机采用180--220r/min的转速进，活化的时间为3.5—4.5h。这样可以改善物料之间的界面接触，促进后续合成过程中晶核生成和发育生长的速度，起到晶粒细化的作用。