[发明专利]一种基于碳酸盐前驱体制备多元正极材料的方法

说明书

本发明提供了一种基于碳酸盐前驱体制备多元正极材料的方法。本发明采用碳酸盐作为前驱体利于锰含量高的正极材料电化学性能发挥，混料过程中利用热源氧化避免后期烧结过程中大量二氧化碳逸出造成材料疏松压实密度较低等问题，同时利用混料预热大量二氧化碳逸出提高后期材料烧结过程中的装钵量。本发明将碳酸盐前驱体与锂源混合在热源辅助的一定温度下混合均匀，在热源辅助混合过程中碳酸盐在一定温度下氧化分解生成氧化物，避免前驱体和锂源直接混合烧结过程中大量二氧化碳逸出导致材料烧结过程中破碎影响正极材料本身的压实和比表面积，上述方法得到振实密度、压实密度高的正极材料利于正极材料放电容量发挥尤其适用于锂离子动力电池的制造。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种基于碳酸盐前驱体制备多元正极材料的方法。

背景技术

动力锂离子电池已成为新能源汽车核心，随着人们对续航历程的最求，开发300Wh/Kg的电池体系引起人们的关注，正极材料在锂离子电池中起到至关重要的作用，随着市场对电动汽车续航里程的需求，要提高锂离子电池整体的能量密度，研究高性能的正极材料具有极大的意义。多元材料包括富锂锰基正极材料以其较高的能量密度是潜在的长续航动力锂离子电池候选正极材料。

上述多元材料是一种利用不同元素之间的协调效应使其在具备高的放电容量、高的倍率性能、优异的循环性能取得较好的平衡点。

对多元材料合成方法通常是首先通过共沉淀的方法进行单纯阳离子的共沉淀做出多元前驱体，将上述前驱体与锂盐混合烧结之后再进行元素的表面包覆处理，得到性能优异的多元正极材料。共沉淀方法主要是通过将多元金属离子与络合剂氨水等络合再与氢氧化物沉淀剂共沉淀得到氢氧化物前驱体，此种方法有量大弊端：一是，所使用络合剂通常是高浓度氨水，车间生产环境恶劣，同时高浓度氨水使用造成生产过程中的废水氨氮过高废水处理成本较高；二是，采用氢氧化物沉淀剂过渡金属沉淀率不高，往往废水中重金属离子浓度超标，废水处理成本高；三是，基于锰含量较高的多元组分采用氢氧化物作为沉淀剂所得材料性能偏差。也有采用碳酸盐作为沉淀剂但是碳酸盐前驱体工艺也存在一定的弊端；一是，工艺不能稳定的控制，二是，采用碳酸盐作为沉淀剂制的碳酸盐前驱体混锂烧结，由于碳酸盐多元前驱体通常比较蓬松前驱体振实密度、压实密度较低；三是，后期碳酸盐前驱体混锂，在后期烧结过程中大量二氧化碳逸出，材料只能选择较低装钵量才能保证材料电化学性能稳定的发挥，四是，采用碳酸盐前驱体所得正极材料振实密度实密度较低，不利于材料能量密度的发挥。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种基于碳酸盐前驱体制备多元正极材料的方法，本发明提供的方法简单，可以得到振实密度、压实密度高的正极材料。

本发明提供了一种基于碳酸盐前驱体制备多元正极材料的方法，包括以下步骤：

将镍钴锰多元碳酸盐前驱体与锂盐在加热条件下进行混合后进行烧结，得到正极材料，所述加热条件的温度为370～530℃。

优选的，所述混合采用混料机进行混合，所述混料机选自高速混料机、V性混料机或斜式混料机。

优选的，所述混料机中的混料容器外侧还设置有加热夹套。

优选的，所述加热条件的热源为利用夹套导热油加热或利用物料高速过程中自身产生的热量。

优选的，所述镍钴锰多元碳酸盐前驱体为Ni_xCo_yMn_1-x-yCO₃，其中，0<x<1，0≤y<1，x+y<1。

优选的，所述镍钴锰多元碳酸盐前驱体按照如下方法进行制备：

A)将含镍化合物、含钴化合物、含锰化合物和水混合，得到混合溶液；

B)将所述混合溶液、络合剂、碳酸盐沉淀剂混合进行反应，得到镍钴锰多元碳酸盐前驱体。