[发明专利]一种结晶性良好的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种结晶性良好的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：a、按比例称取镍盐、钴盐、锰盐并溶解于去离子水中，配置沉淀剂和氨水溶液；b、向反应釜中加入氨水溶液，然后加入助悬剂，控制反应釜搅拌器处于停止状态，同时滴加混合盐溶液和沉淀剂及氨水溶液；c、滴加一定时间后开启搅拌器，并暂停滴加混合盐溶液和沉淀剂及氨水溶液；d、重复步骤b和c多次，将制备的前驱体过滤，洗涤，干燥，将干燥后的前驱体粉碎后过100目筛，与锂源用高速混料机均匀混合后，进行两次烧结，用200目筛分级后得到镍钴锰酸锂正极材料。本发明得到的正极材料的振实密度，压实密度高，倍率性能好，有优异的高温稳定性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种结晶性良好的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

已经商业化的钴酸锂电池价格很高，安全性较差，能量密度相对较低，不能够满足动力电池高倍率，高能量密度，高安全性的要求，随着钴价的上涨，进一步限制了钴酸锂电池在动力电池领域的应用。锰酸锂电池价格很低，且倍率性能很好，制备比较简单，但在高温下锰易溶解，从而高温性能和循环寿命较差。镍酸锂电池实际容量已达190mAh/g～210mAh/g，自放电率低，无污染，与多种电解质有着良好的相容性，但镍酸锂的制备条件非常苛刻，热稳定性差，在同等条件下与钴酸锂正极材料相比，镍酸锂的热分解温度最低(200℃左右)，且放热量最多，这对电池带来很大的安全隐患，并且在充放电过程中容易发生结构变化，使电池的循环性能变差。三元锂电池能够综合它们的优势，具有较高的能量密度和循环保持率，倍率性能好，且价格较低，满足动力电池对倍率性，循环寿命，能量密度的要求，已经占据可市场大部分份额。

目前市场上的三元正极材料，从电镜图观察多是一次颗粒的团聚体，在辊压时球形颗粒易破碎，电解液进入，会增加金属离子的溶出，而单晶三元材料就避免了这些问题。单晶颗粒相对于团聚颗粒，在辊压时不会破碎，压实可以做到很高，解决了之前三元压实低的问题；加工性能好，在打浆、涂布及辊压时都能表现极好的加工性能；完美的单晶颗粒结构稳定性好，能保证优异的循环性能，并能提高安全性能。

目前一般通过共沉淀法与高温固相法相结合的方式制备三元材料，大部分开发者都是通过改变烧结工艺进行单晶产品的研发，然而前驱体结晶性能直接影响最终产品的结晶性能，因此本发明利用物质结晶的基本原理，通过控制前驱体制备的结晶过程，具体是在前驱体的结晶过程中不搅拌，使得晶体能够沿着某个方向长大，并进一步改善烧结工艺，来制备结晶性良好的三元正极材料。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结晶性良好的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，得到结晶性能良好的正极材料的振实密度，压实密度高，倍率性能好，有优异的高温稳定性能和循环性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种结晶性良好的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

a、按比例称取镍盐、钴盐、锰盐并溶解于去离子水中，配置一定浓度的沉淀剂和氨水溶液；

b、先向反应釜中加入占反应釜体积1/3的氨水溶液，然后加入一定量的助悬剂，控制反应釜搅拌器处于停止搅拌状态，同时滴加混合盐溶液和沉淀剂及氨水溶液；反应前先通1/3的氨水溶液，可作为缓冲剂和螯合剂，降低反应速率；

c、滴加一定时间后开启搅拌器，并同时暂停滴加混合盐溶液和沉淀剂及氨水溶液；

d、重复步骤b和c多次，将制备的前驱体过滤，洗涤，干燥，将干燥后的前驱体粉碎后过100目筛，与锂源用高速混料机均匀混合后，进行两次烧结，用200目筛分级后得到结晶性良好的镍钴锰酸锂正极材料。