[发明专利]一种锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。

【背景技术】

电动车由于电池包的能量密度有限，严重阻碍了续航里程的进一步提高。电池的能量密度部分取决于正极材料，镍钴锰三元正极材料(NCM)具有克容量高、价格便宜等优势，但存在PH高、易吸水、活性高、存储性能差等问题，导电性也有待加强。针对NCM的上述问题，主要采用水洗或表面包覆。水洗可以去除部分表面碱性物质，但因碳酸锂溶解度低，仍有部分导电性差的碳酸锂残留；包覆层如氧化铝、氧化锌等属于电化学惰性包覆层，不仅会降低NCM的离子电导和电子电导，还会降低实际克容量。

鉴于此，实有必要提供一种新型锂离子电池正极材料的制备方法以克服以上缺陷。

【发明内容】

本发明提出一种采用廉价的改性材料，能够去除NCM表面碱性物、提高离子电导，方法简便且易于工业化生产的锂离子电池正极材料的制备方法。

本发明提供的一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)配置摩尔浓度为0.3-0.9mol/L的草酸溶液，加入一定量的磷酸得到混合酸液，所述混合酸液中所述草酸与所述磷酸的摩尔比为1.5-90；

2)向步骤1)得到的所述混合酸液中加入一定量的镍钴锰三元正极材料，且所述镍钴锰三元正极材料的质量为所述草酸质量的5-30倍，常温下搅拌形成浆料；

3)将步骤2)得到的所述浆料按照150±50℃的进口温度及500-1000mL/h的喷雾速度进行喷雾干燥，得到干燥的粉体；

4)将步骤3)得到的所述粉体置于马弗炉中，在400-700℃的温度下焙烧3-7h，自然冷却后研磨处理。

在一个优选实施方式中，所述镍钴锰三元正极材料的镍含量占镍钴锰总摩尔比例的33％以上。

在一个优选实施方式中，所述镍钴锰三元正极材料为NCM424、NCM523、NCM622或NCM811。

在一个优选实施方式中，步骤2)中，所述混合酸液在常温下搅拌10-60min。

在一个优选实施方式中，步骤3)中，所述马弗炉由室温升至焙烧所需温度的升温速率为5-10℃/min。

在一个优选实施方式中，步骤3)中，喷雾干燥时的出口温度为100±50℃。

在一个优选实施方式中，步骤4)中，研磨时间为0-1h。

本发明提供的锂离子电池正极材料的制备方法采用廉价环保的草酸和难挥发的磷酸复合改性NCM，草酸能够有效去除材料表面的碱性物质如LiOH、Li₂CO₃等；磷酸提供磷酸根与锂离子反应，经过高温焙烧生成高离子电导的Li₃PO₄包覆在材料表面。既保护了NCM免受电解液的腐蚀，提高了离子电导能力，同时改善了NCM作为电池正极材料在调浆时的可操作性。此外，采用喷雾干燥不会生成任何工业废水或废气，草酸根高温焙烧过程中产生的气体可以很好的防止NCM二次颗粒的团聚生长。

【附图说明】

图1为本发明提供的锂离子电池正极材料的制备方法的流程示意图。

图2为图1所示的锂离子电池正极材料的制备方法在一个具体实施方式中获得的复合改性后的NCM53与未进行改性的NCM53及部分改性的NCM53的XRD图。

图3为图2所示的复合改性后的NCM53的SEM图。

图4为图2所示的未进行改性的NCM53的SEM图。

图5为图2所示的复合改性后的NCM53与未进行改性的NCM53及部分改性的NCM53在不同倍率下的循环曲线。

【具体实施方式】

请参考图1，本发明提供一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)配置摩尔浓度为0.3-0.9mol/L的草酸溶液，加入一定量的磷酸得到混合酸液，所述混合酸液中所述草酸与所述磷酸的摩尔比为1.5-90；

2)向步骤1)得到的所述混合酸液中加入一定量的镍钴锰三元正极材料，且所述镍钴锰三元正极材料的质量为所述草酸质量的5-30倍，常温下搅拌10-60min形成浆料；

3)将步骤2)得到的所述浆料按照150±50℃的进口温度、100±50℃的出口温度及500-1000mL/h的喷雾速度进行喷雾干燥，得到干燥的粉体；