[发明专利]镍钴锰酸锂正极材料、其制备方法及应用

说明书

一种镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：配制包括镍源、钴源和锰源的混合溶液、强碱溶液以及含铵根离子无机盐溶液，将所述混合溶液、所述强碱溶液以及所述含铵根离子无机盐溶液同时混合进行快速共沉淀反应，控制进行所述快速共沉淀反应的pH值为10‑12，得到第一悬浊液，分离所述第一悬浊液得到沉淀物；将所述沉淀物配制成第二悬浊液，将所述第二悬浊液进行球磨；将球磨后的第二悬浊液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；将所述前驱体粉末与锂源混合，得到混合物；以及将所述混合物煅烧，得到所述镍钴锰酸锂正极材料。本发明还提供一种镍钴锰酸锂正极材料、正极片及锂离子电池。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种镍钴锰酸锂正极材料、其制备方法及应用。

背景技术

随着社会的发展，能源和环境问题日益突出，电动车作为有效手段来缓解传统燃油车带来的能源环境问题。锂离子电池作为电动车的供能核心部件，其性能的发展瓶颈主要在于正极材料，目前对于锂离子动力电池正极材料使用较多的是磷酸铁锂、尖晶石锰酸锂和镍钴锰酸锂，由于对电动车续航里程的要求越来越高，故具有高能量密度和较高压实密度的镍钴锰酸锂正极材料受到了人们的青睐。镍钴锰酸锂正极材料通过Ni-Co-Mn三种元素的协同作用，综合了钴酸锂良好的循环性能，镍酸锂的高比容量和锰酸锂的高安全性与低成本。

镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，目前研究较多的有水热法、溶胶-凝胶法、熔盐法、喷雾热解法等。但是这些制备方法都不适合大批量生产，主要是因为产量低，原料昂贵，且合成过程难以控制。所以目前被广泛采用的是共沉淀法，先通过共沉淀合成三元沉淀物前驱体，再将前驱体与锂源混合，通过高温煅烧，最后得到三元正极材料。但是传统共沉淀法合成前驱体的过程时间长，由于对前驱体形貌要求高，故在合成过程中对合成条件需要严格控制，且得到的前驱体需要进行较长时间的干燥处理。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种合成工艺相对简单的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，以解决上述问题。

另，还有必要提供一种镍钴锰酸锂正极材料。

另，还有必要提供一种包括所述镍钴锰酸锂正极材料的正极片及锂离子电池。

一种镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

配制包括镍源、钴源和锰源的混合溶液、强碱溶液以及含铵根离子无机盐溶液，将所述混合溶液、所述强碱溶液以及所述含铵根离子无机盐溶液同时混合进行快速共沉淀反应，控制进行所述快速共沉淀反应的pH值为10-12，得到第一悬浊液，分离所述第一悬浊液得到沉淀物；

将所述沉淀物配制成第二悬浊液，将所述第二悬浊液进行球磨；

将球磨后的第二悬浊液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；

将所述前驱体粉末与锂源混合，得到混合物；以及

将所述混合物煅烧，得到所述镍钴锰酸锂正极材料。

进一步地，所述镍源、钴源及锰源均为水溶性盐，所述水溶性盐包括硫酸盐、硝酸盐、氯化盐及乙酸盐中的至少一种，所述强碱包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂中的至少一种；所述含铵根离子无机盐包括氨水、硫酸铵、氯化铵、氟化铵中的至少一种，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂及乙酸锂中的至少一种。

进一步地，所述前驱体粉末中镍元素、钴元素及锰元素的总摩尔数为x，锂源中的锂元素的摩尔数为y，所述x:y＝1:1.03～1:1.1。

进一步地，所述煅烧包括第一煅烧阶段和第二煅烧阶段，所述第一煅烧阶段为将所述混合物先在450℃-500℃下预烧2h-5h，升温速率为5-10℃/min，所述第二煅烧阶段为以1-3℃/min的升温速率升温至750℃-1000℃，在此温度下保温9h-18h。