[发明专利]一种622NCM三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种622NCM三元正极材料及其制备方法，属于电化学应用技术领域。所述材料结构为亚微米级类球型颗粒，直径为300nm～800nm。所述方法为：采用溶剂热法合成含钴锰的碳酸盐沉淀MnCo(CO₃)₂，将MnCo(CO₃)₂与镍源、锂源混合均匀后，高温煅烧得到一种622NCM三元正极材料。该方法无需控制反应过程中溶液的pH，操作简单，成本低廉；在合成过程中乙二醇或丙三醇既作为溶剂，又作为分散剂，与共沉淀法相比，改善了颗粒团聚问题；且得到的终产物尺寸均一、粒径较小且具有较大的比表面积，有利于电解液进一步浸润材料，从而提高电池的电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种622NCM三元正极材料及其制备方法，属于电化学应用技术领域。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、自放电少、能量密度大、记忆效应小、循环寿命长、绿色环保等优点。相对于锂离子电池负极材料，正极材料在容量和安全性方面表现出更多的不足，正极材料成为决定电池整体性能的关键，因此须做进一步的研究及相关性能的改善。其中，对于钴酸锂正极材料的研究最早，它的合成、形貌以及压实等工艺控制已经做得相当成熟，已用于商业化生产，但其具有比容量低、钴价格贵、生产成本高等缺点。

目前，镍钴锰(NCM)三元正极材料是研究的热点，Ni、Co、Mn为同周期相邻元素，以部分Ni、Mn取代Co可以降低材料生产成本。NCM三元正极材料中Ni为+2价，Co为+3价，Mn为+4价，Mn⁴⁺起稳定结构的作用，Co³⁺有利于提高电子电导率，Ni通过氧化还原可以提高材料容量。622NCM三元正极材料(LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂)中，镍含量的增加，可提高材料的容量，具有更广的发展前景。现有技术中，622NCM三元正极材料的制备主要是利用共沉淀法，控制溶液pH值合成含镍钴锰的氢氧化物前驱体，再与锂源混合后高温煅烧得到最终产物，材料颗粒尺寸基本均在5μm以上。沉淀过程中，溶液pH值的变化对镍钴锰三种元素的沉淀有直接影响，过高过低均易导致沉淀不完全；除此之外，溶液转速对材料的形貌也有较大影响，转速过低容易导致颗粒团聚，转速过高容易导致颗粒破碎。材料的形貌及其尺寸均是影响622NCM三元正极材料电化学性能的重要因素，所以合成出形貌好、尺寸均一的622NCM三元正极材料对提升电池的电化学性能具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种622NCM三元正极材料的制备方法，制备出的材料颗粒大小均一且具有较大比表面积，进而提高锂离子电池的电化学性能。

一种622NCM三元正极材料，其特征在于：所述材料结构为亚微米级类球型颗粒，直径为300nm～800nm。

一种本发明所述的622NCM三元正极材料的制备方法，所述方法步骤如下：

步骤(1)将锰源和钴源溶于溶剂中，搅拌均匀至完全溶解；然后加入碳酸氢铵，搅拌均匀至碳酸氢铵完全溶解，得到混合溶液；其中锰原子、钴原子和碳酸氢铵的摩尔比为1:1:15～20；

步骤(2)将所述混合溶液倒入反应釜中，在160～200℃下进行溶剂热反应15～20h，得到紫色沉淀，将所述紫色沉淀用水和酒精进行冲洗，抽滤后滤渣烘干，得到中间产物；

步骤(3)将镍源和锂源溶于无水乙醇中，搅拌均匀至完全溶解后，加入所述中间产物，于60～80℃下加热蒸干，得到混合固体；其中Ni、Co、Mn、Li原子的摩尔比为0.6:0.2:0.2:1.05～1.15；

步骤(4)将所述混合固体研磨后，在750～850℃下煅烧10～15h，升温速率为2～5℃/min，得到一种622NCM三元正极材料。

优选的，所述溶剂为乙二醇或丙三醇。