[发明专利]二氧化锰包覆三元前驱体的制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化锰包覆三元前驱体的制备方法。选用子母釜作为生产设备，在母釜采用均匀沉淀技术，合成高比表面积、球形、粒度分布窄的三元正极材料前驱体，该工艺可以控制前驱体的形貌、振实密度，可控制前驱体组成比例，并保证三种金属元素完全混合均匀。随后通过子釜进行表面沉积氧化处理技术，在前驱体表面包覆一层二氧化锰。采用该前驱体制备的三元正极材料保证了材料具有优良的物理和电化学性能，提高三元正极材料的倍率性能，有效降低了材料的成本，利于动力电池产业化进程。本发明可控制材料的形貌、粒径，且该方法简单可控，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于新能源材料制备技术领域，特别涉及二氧化锰包覆三元前驱体的制备方法。

背景技术

随着常规化石能源的不断消耗，开发清洁新能源迫在眉睫。而电池行业作为新能源技术领域里的重要组成部分，在汽车、电子信息及产品等领域中占据了举足轻重的地位。而锂离子电池作为电池行业中的一员，因具有能量密度高，使用寿命长，安全等优点，越来越受到消费者们的青睐。常见的便携式电子产品、储能电站、电动汽车、无人飞机等所使用的电池均为锂离子电池，因此具有优异的市场优势和应用前景。

正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，制约电池能量密度及成本的关键因素。目前已产业化的锂离子电池正极材料为LiCoO₂，LiFePO₄，LiMn₂O₄以及三元正极材料镍钴锰（铝）氧化物体系。其中LiCoO₂因工艺成熟，综合性能优良，主要应用于便携式电子产品。LiFePO₄，LiMn₂O₄ 以及三元主要应用于储能和动力电池领域。

但LiFePO₄实际比容量低（＜150 mAh/g），工作电压低，电子电导率低，倍率性能差，限制了电池能量密度提高。LiMn₂O₄循环性能尤其是高温循环性能差，结构不稳定，发生J-T效应，引起容量急剧衰减。三元正极材料因高的能量密度被认为是最具有发展前景的正极材料，但是其安全性能差、成本高。

目前，关于提高三元正极材料的安全性能主要包括掺杂、包覆等方法。降低成本主要往高镍发展，降低高价值钴的使用量。此外，基于LiMn₂O₄较好的安全性能，较低的成本，将LiMn₂O₄与三元正极材料混用，即可降低成本也可提高材料的安全性能。如何实现两种材料的均匀混合也就成为了研究关键。

常规的混合方法为直接将两种正极材料采用物理的方法进行混料。该方法简单，但无法保证两种材料分布的均匀性。如若将LiMn₂O₄包覆在三元材料表面，则能够从根本上解决分布问题，此外，包覆后，能够最大程度提高材料的安全性能。包覆根据工艺可分为前驱体的包覆和制备正极材料后再包覆。其中前驱体包覆只需在合成前驱体后再表面沉积一层包覆材料即可，简单可行。

三元正极材料前驱体的合成通常采用共沉淀法，氨水作络合剂，氢氧化钠作沉淀剂，得到纯的氢氧化物沉淀。，采用沉淀-表面氧化技术，在三元前躯体表面包覆一层二氧化锰。随后混锂煅烧，得到LiMn₂O₄包覆三元正极材料。此类材料，包覆均匀，能够提供材料的安全性能、降低生产成本。

发明内容

本发明目的是提供一种二氧化锰包覆三元前驱体的制备方法，提高三元正极材料的安全性能、降低了生产成本。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

1）将可溶性镍盐，可溶性锰盐，可溶性钴盐，可溶性铝盐中的一种或两种以上融入水中，按照一定的摩尔比形成一定浓度的溶液S；

2）配制一定浓度的液碱和络合剂溶剂；