[发明专利]一种高能量镍钴锰复合锂离子正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及电池正极材料的制备方法，公开了一种高能量镍钴锰复合锂离子正极材料的制备方法。该制备方法包含以下步骤：1）配置镍钴锰混合盐溶液；2）将盐溶液逐滴加入加热至80‑120℃的碱性溶液中，得镍钴锰复合前驱体；3）再加入锂盐水溶液，混合均匀；4）喷雾造粒，得球形前驱体；5）高温烧结。本发明采用溶液状态混合多种材料，改变溶液的混合方式，不同元素同时沉淀，利用喷雾造粒进行干燥，形成球形前驱体，解决了物理机械混合必然导致的材料不均匀性的问题，得到一种高品质的镍钴锰复合锂离子正极材料。

技术领域

本发明涉及电池正极材料的制备方法，尤其涉及一种高能量镍钴锰复合锂离子正极材料的制备方法。

背景技术

随着世界石油资源的逐渐消耗，锂离子电池的研究与发展越来越受到人们的重视，锂离子电池的性能主要取决于其正、负极材料，钴酸锂是目前应用最广的电池材料，但钴资源日益匮乏，价格昂贵，且钴酸锂电池在使用过程中存在安全隐患。镍钴锰酸锂以相对廉价的镍和锰取代了钴酸锂中三分之二以上的钴，成本方面优势非常明显，和其他锂离子电池正极材料锰酸锂、磷酸亚铁锂相比，镍钴锰酸锂材料和钴酸锂在电化学性能和加工性能方面非常接近，使得镍钴锰酸锂材料成为新的电池材料而逐渐取代钴酸锂，成为新一代锂离子电池材料的宠儿。

镍钴锰酸锂的制备方法主要采用高温固相合成法，共沉淀法。目前主要采用锰化合物、镍化合物及钴酸锂和氢氧化锂作为原料，得到锂、锰、钴、镍结合良好的前体，再对前体补充配入锂源并研磨得到前躯体，经过煅烧制备得到镍钴锰酸锂。但是，通过单一的物理机械混合方式，必然导致材料的不均匀性，并且很难得到无杂项的材料，颗粒与形貌也很难均一，因此得到的镊钴锰复合材料稳定性不高，不同批次间质量一致性差，难以制备高品质的镍钴锰复合锂电池。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高能量镍钴锰复合锂离子正极材料的制备方法，采用溶液状态混合多种材料，改变溶液的混合方式，利用喷雾造粒进行干燥，解决了物理机械混合必然导致的材料不均匀性的问题，得到一种高品质的正极材料。

本发明的具体技术方案为：该制备方法包含以下步骤：

1）配置镍钴锰混合盐溶液；

2）将盐溶液逐滴加入加热至80-120℃的碱性溶液中，得镍钴锰复合前驱体；

3）再加入锂盐水溶液，混合均匀；

4）喷雾造粒，得球形前驱体；

5）高温烧结。

一般情况下制备镍钴锰复合前驱体是高温时将镍钴锰原料物理混合高温反应，但是必然导致材料的不均匀性，还有将碱液（氨水或者氢氧化钠）加入到镍钴锰盐溶液中，该方法虽然在溶液中不同元素分布均匀，所得镍钴锰复合前驱体形貌较为统一，呈球形，但是由于含有多种元素，溶液中不同元素的沉淀pH值是不同的，如果在盐溶液中直接加入碱液，容易导致不同的元素分批沉淀，仍然会导致材料分布不均匀。本发明是将镍钴锰盐溶液逐滴加入到碱液中，能够保证不同元素同时沉淀，但是仅采用该方法，所得镍钴锰复合前驱体形貌相差很大，不易呈球形，本发明额外采用喷雾造粒的方法将锂盐包覆在镍钴锰复合前驱体表面，在保证锂盐与镍钴锰元素分布均匀的同时，能够形成球形前驱体，经高温烧结后就能同时实现形貌统一成球形，元素分布均匀的效果。

作为优选，所述步骤1）中镍钴锰混合盐溶液为镍盐、钴盐、锰盐按摩尔比x：y：1-x-y的比例溶解在铵盐水溶液中。

作为优选，所述步骤1）中镍盐、钴盐、锰盐、铵盐分别为镍钴锰的氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐中的一种或几种。

作为优选，所述0.3≤x≤0.5,0.2≤y≤0.3。

镍盐、钴盐、锰盐的比例不同，所得电池材料的性能也不同，但是在本发明范围内，都具有较好的综合性能，只是侧重不同。