[发明专利]一种镍钴锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，以水和增稠剂为原料，添加改性剂助剂，混合得到溶剂体系，将镍钴锰氢氧化物和固相锂源与得到的溶剂体系混合，经老化、烧结制备得到一种镍钴锰酸锂正极材料，降低了生产周期和能源消耗，实现了工业化连续生产。而且利用本发明所述方法制备得到的镍钴锰酸锂正极材料的均一性和电性能也得到显著提高。

技术领域

本发明涉及锂电池电极材料技术领域，具体涉及一种镍钴锰酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

在目前的动力锂离子电池正极材料中，镍钴锰酸锂正极材料由于具有放电比容量高、能量密度高、成本较低和环境友好等优点，成为本领域应用最广的正极材料。镍钴锰酸锂作为正极材料主要用于制作手机、笔记本电脑、平板电脑等消费类锂电池，还可以适用于电动工具、电动自行车、电动汽车等动力电池领域。目前3C行业基本稳定，动力行业作为行业的生力军蓬勃发展，而现阶段动力电池对与锂离子电池正极材料最主要的要求是材料的安全性和一致性。

目前，镍钴锰酸锂正极材料普遍的工业制法为固相干法合成：使用两种物料(即镍钴锰酸锂前驱体和锂源)按照一定比例，利用球磨机或者高速混合机进行干法混合。干法制备因需对物料进行干燥，成本高，不可连续生产，生产周期较长，而且由于前期配料时采用干法混合的方式使得物料的均一性存在一个瓶颈，因此而导致产品在组装锂电池时电压、内阻、容量等方面一致性较差，造成配组后的电池组达不到单体电池的水平，使用寿命大大缩短，严重影响其规模化应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可连续工业化生产镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，提高镍钴锰酸锂正极材料的均一性和电性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水和增稠剂混合得到溶剂体系；

(2)将将镍钴锰氢氧化物和固相锂源与所述步骤(1)得到的溶剂体系混合，得到浆状物料；

(3)将所述步骤(2)得到的浆状物料老化后烧结，得到镍钴锰酸锂正极材料。

其中，所述固相锂源为碳酸锂或氢氧化锂；

所述镍钴锰氢氧化物和固相锂源中锂的摩尔比为：1:2～5；

所述步骤(1)中水和增稠剂的体积比为1:60～100；

所述步骤(1)中混合方式为通入蒸汽升温，高速搅拌；进一步优选的，所述蒸汽压力为0.4～0.5MPa，升温后温度为70～80℃，搅拌速率为200～300rpm，搅拌时间为30～60min；

所述烧结的温度为600～720℃，烧结的时间为6～12h；所述烧结后还包括：将所述烧结的产物依次破碎、过筛、除铁、混合。

优选的，步骤(1)中溶剂体系中还包括改性剂，所述改性剂的质量为溶剂体系质量的1～3％；优选的，改性剂为氧化镧或纳米氧化铝；更优选的，纳米氧化铝的粒度为500nm-1μm；

本发明提供了一种湿法工艺制备镍钴锰酸锂正极材料的方法，降低了能源的消耗，生产周期缩短了10％，实现了工业化连续性生产；以增稠剂和水混合得到的高效溶剂体系，充分发挥了固液混合的优势，使产品混合均匀得到的镍钴锰酸锂正极材料的均匀度可达99.5％以上，均一性得到显著提高；利用本发明所述的制备方法得到的镍钴锰酸锂正极材料结构多孔，有利于电解液的润湿，增强锂离子的传输，改善正极材料的倍率性能；实验数据表明本发明所述的制备方法得到的镍钴锰酸锂正极材料在0.2C的倍率下首次放电比容量可达到171.1mAh/g，在150周后放电容量仍在169mAh，容量保持率在98.88％，循环性能得到显著提高。

附图说明