[发明专利]一种锂离子电池三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于，按重量份数计算，其制备所用原料包含：镍盐21～42份；锰盐11～21份；钴盐11～21份；沉淀剂60～150份；锂盐10～25份；去离子水20份和乙二醇12份。所述的制备方法包括：步骤1：将镍盐、锰盐和钴盐加入到去离子水中，搅拌形成盐溶液，将沉淀剂和乙二醇混合，搅拌形成沉淀剂溶液，将盐溶液和沉淀剂溶液混合，搅拌，在160～200℃进行微波水热反应30分钟，等待冷却后取出，得到纺锤状前驱体；步骤2：将步骤1所得的纺锤状前驱体和锂盐混合，放入马弗炉中在800～900℃下保温12～24h，冷却得到锂离子电池三元正极材料。本发明形貌均一、粒径较小，能量密度高，循环性能优异且耗时短。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种清洁环保的二次电池。其正极材料直接决定电池性能，其中的镍钴锰三元正极材料更是一种高能量密度、低成本的锂离子电池正极材料，可广泛用于电子器件及电动汽车等领域。

目前镍钴锰三元材料的主要制备工艺有共沉淀法、喷雾干燥法和水热法等。共沉淀法只需要100℃以下的温度即可生产，但是其对酸碱度，搅拌速率等要求严苛，需要严格控制条件；喷雾干燥法自动化程度高、制备周期短，但是其原料投入的产出率低；水热法操作简单，易制得材料，但其合成耗时18～24个小时，浪费了大量的能源，且形貌粒径都较差。专利CN105070903A采用共沉淀法制备三元材料前躯体，虽然降低了杂质的含量，但是其耗时长达15～30小时，颗粒大小不均一。在专利CN107464929A中采用了喷雾干燥法共混得到了性能稳定的三元材料，然而其粒径范围在5～20μm相对较大且大小不均匀，其首圈充电容量仅157mAh·g^-1。

基于上述背景。迫切需要开发一种快速制备的且具有较好形貌、粒径小于5μm且相对均一、容量较高(高于180mAh·g^-1)的镍钴锰三元正极材料。

发明内容

针对现有的镍钴锰三元材料制备耗时较长且微观形貌不一、粒径相对粗大，导致循环性能较差的问题，本发明的目的在于提供形貌均一、粒径较小，能量密度高，循环性能优异且耗时短的锂离子电池镍钴锰三元正极材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于，按重量份数计算，其制备所用原料包含：

所述的制备方法包括：

步骤1：将镍盐、锰盐和钴盐加入到去离子水中，搅拌形成盐溶液，将沉淀剂和乙二醇混合，搅拌形成沉淀剂溶液，将盐溶液和沉淀剂溶液混合，搅拌，在160～200℃进行微波水热反应25～35分钟，等待冷却后取出，得到LiMn_0.25Ni_0.5Co_0.25O₂的纺锤状前驱体；

步骤2：将步骤1所得的LiMn_0.25Ni_0.5Co_0.25O₂的纺锤状前驱体和锂盐混合，放入马弗炉中在800～900℃下保温12～24h，冷却得到LiMn_0.25Ni_0.5Co_0.25O₂。

优选地，所述的制备原料包含：