[发明专利]一种提高锂电池正极材料流动性的方法

说明书

本发明提出一种提高锂电池正极材料流动性的方法，首先配制三元正极材料所需的金属离子溶液，通过向含有金属离子溶液中加入滑石粉、焦磷酸钠和硬脂酸镁在碱性条件下进行造粒，形成具有高流动相的正极材料前驱体，之后与锂盐复合进行烧结使硬脂酸镁碳化，形成具有导电结构的高流动性正极材料。本发明通过滑石粉与硬脂酸镁在前驱体表面充分吸附造粒，使NCM前驱体颗粒呈均匀的球形，从而控制烧结后的正极材料的颗粒形貌，本发明克服了现有锂电池正极浆料流动性差、振实密度低的问题，制备出的三元正极材料具有流动性高、结构牢固、导电性高、抗衰减性强，进而提高电池的安全性能和使用寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子材料技术领域，具体涉及一种提高锂电池正极材料流动性的方法。

背景技术

随着锂离子电池技术的不断突破，电池的正负极材料容量逐渐增加，有望在2020年前达到300Wh/kg的国家标准。锂离子电池和传统的蓄电池比较起来，不但能量更高，放电能力更强，循环寿命更长，而且其储能效率能够超过90%，以上特点决定了锂离子电池在电动汽车、存储电源等方面极具发展前景。

锂离子电池一般由正极、负极、隔膜和电解液几个主要部分组成。正极一般由正极材料和集流体组成，目前商业化锂离子电池正极材料主要有LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂。LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂三元正极材料是一种极具潜力的正极材料，三元材料综合了LiNiO₂、LiCoO₂、LiMnO₂三种材料的优点，和纯的LiNiO₂、LiCoO₂、LiMnO₂相比，具有较高的比容量、良好的结构与循环稳定性、较好的热稳定性、稳定的结构以及成本较低等优点。

镍是电极材料的主要活性物质之一，在充放电过程中主要发生 Ni²⁺和 Ni⁴⁺的相互转换，镍元素主要保证材料的高容量，但是镍的含量不是越高越好，循环过程中低镍的容量消耗小，镍发生反应时会导致材料不稳定。钴也是电极材料的活性物质之一，它可以减弱离子的混排现象，稳定材料的结构，还可以提高材料的电导率。Mn4＋有着良好的电化学惰性，Mn^4＋在循环过程中不参与氧化-还原反应，使材料始终保持着稳定的结构。所以三元正极材料由于每种过渡金属所起到的不同作用而具有协同效应，因此具有很好的发展前景。

然而， 三元材料自身具有一些缺点，例如在高电压下循环发生相变造成循环稳定性不好、 电子电导率低及 Li、Ni 混排造成倍率性能差、高脱锂状态下Ni⁴⁺的强氧化性趋于还原生成Ni³⁺而释放O₂造成热稳定性不好。面对电子产品对电池寿命和安全性能日益增加的需求以及动力电池对材料高性能的要求，LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂（NCM111，尤其NCM523）循环和安全性能尚需进一步提高。

材料的振实密度在很大程度上决定着电池的体积能量密度，常规的三元正极材料压实密度为3.3-3.4g/cm³，与钴酸锂相比，三元正极材料主要缺点在于正极材料的振实和压实密度较低，这极大制约了该材料在高能量密度锂离子电池上的应用。