[发明专利]一种高压实密度富锂锰基正极材料的制备方法

说明书

一种富锂锰基锂离子电池正极材料，其组成符合下式：Li[Li_xNi_aCo_bMn_c]O₂，其中：x+a+b+c＝1，0x、a、b、c1；所述锂离子电池正极材料的制备方法至少包括以下步骤：采用预磨、超细磨及干燥的方式制备前驱体物料A；将物料A进一步粉碎得到所小粒径的前驱体物料B；将A、B两种不同颗粒粒度的前躯体物料分别进行焙烧处理；将物料A与B的焙烧产物进行级配混合均匀；然后进行压制处理；压制所得的块状物料破碎、磨细后得到所述富锂锰基锂离子电池正极材料。本发明的制备方法可显著地提高富锂锰基正极材料的压实密度。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高压实密度富锂锰基正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子二次电池具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应、自放电率低、安全可靠等优点，因而成为近年来新型电源技术研究的热点。同时由于锂离子电池是绿色环保型无污染的二次电池，符合当今各国能源环保方面大的发展需求，在各行各业的使用量正在迅速增加。而正极材料是限制电池比能量的主要因素，因此为了发展高比能电池，就迫切需要寻找具有更高比容量的正极材料。

近年来，富锂锰基正极材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂由于具有高比容量，低成本及环境友好等优势，被认为是最有应用前景的下一代锂离子动力电池正极材料，受到了人们的广泛关注。但是同钴酸锂、三元材料等正极材料相比，但是其压实密度较低，部分抵消了其高比容量的优势，极大地制约了该材料在高能量密度锂离子电池上的应用。一般这类材料都是由亚微米级细小颗粒(简称一次颗粒)聚集成球形或类球形的二次团聚体颗粒(简称二次颗粒)，这些颗粒之间存在的大量空隙对压实密度造成很大的影响。

在锂离子电池的制作过程中，活性物质的压实密度是影响锂离子电池性能的重要指标，对锂离子电池的性能有重要的影响。一般而言，电极材料的压实密度越大，一定的体积下电池的能量就能做得越高。因而，材料的压实密度是相关技术人员十分关注的指标。目前，为提高锂离子正极材料的压实密度科技人员做了多种尝试。

通常采用的方法有：1)制备微米级类单晶形貌颗粒样品，如：CN 103825015A、CN104201366A及CN 106410182A、CN 106328921A等采用可促使晶粒长大的添加剂(镁、硼、钾、钠等化合物)制备出微米级类单晶粒形貌的颗粒样品以提高材料的压实密度。2)将球型二次团聚颗粒材料和类单晶一次颗粒材料进行级配来提高三元材料压实密度，如：CN104701533A将采用常规前驱体工艺制备的523三元材料与熔盐介质法制备的523三元材料(大的一次颗粒)共混改性，获得高压实密度的正极材料；CN103811744A通过将不同粒度和形态的团聚体和单晶或类单晶三元材料进行级配来提高压实密度。

然而，不同于钴酸锂材料，当将三元材料及富锂锰基材料制成过大的类单晶大晶粒时，会劣化其电化学性能；同时，上述这些制备工艺普遍较为复杂。

发明内容

为了克服现有技术中制备方法得到的富锂锰基正极材料压实密度性能低的问题，本发明提供了一种锂电池正极材料的制备方法，通过行颗粒级配、冷等静压压制等技术显著地提高了材料的压实密度。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种富锂锰基锂离子电池正极材料，其组成符合下式：Li[Li_xNi_aCo_bMn_c]O₂，其中：x+a+b+c＝1，0x、a、b、c1；