[发明专利]一种高容量低成本三元523正极材料的生产方法

说明书

本发明公开了一种高容量低成本三元523正极材料的生产方法，本发明使用价格便宜的992工业级碳酸锂，降低原料生产成本，并通过掺杂二氧化钛或氧化铝，三元自动化生产技术，提高三元523产品电化学克容量，保证三元产品的质量稳定性。生产的三元产品成本比同类产品低5000元/吨，产品质量电化学克容量较高，循环性能较好。使用18650锂电池测试0.5C克容量大于156mAh/g，最高可以达到162mAh/g，0.5C充放电循环性能800次以上容量衰减小于20%。本发明有效地提高了三元523正极材料的电化学克容量，并降低了生产成本，适合产业化生产，还具有能量密度大和生产成本低等优点，可大幅度三元523正极材料的性价比。

技术领域

本发明涉及电池正极材料制备技术领域，尤其涉及一种高容量低成本三元523正极材料的生产方法。

背景技术

三元正极材料在动力型和储能型锂离子电池领域已开始大规模应用推广应用，随着动力和储能型锂离子电池市场的快速增长，三元正极材料产品市场前景极为广阔。主要表现在：

1、动力电池市场逐步由传统的镍氢电池、铅酸电池向锂离子电池转变，锂离子电池现有的市场占有率低于30%。

目前电动自行车动力电池领域，主要使用的仍然是传统的铅酸电池。各大厂商已纷纷推出了使用锰酸锂电池和三元电池的电动自行车。而电动汽车领域，现推出的动力电源主要以三元电池和磷酸铁锂电池为主，但市场规模还不太大。另外，锂电池在航天航空、军事、储能等领域的应用需求正逐渐扩大。锂离子电池取代当前铅酸电池的速度很可能会快于市场的预期。

2、锂离子电池行业中，正极材料以钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和磷酸铁锂为主，三元材料的应用正逐步扩大。

与其他锂离子电池材料相比， 高镍三元正极材料具有高容量、高能量密度和高倍率性能的优势，随着安全性问题的逐渐改善、循环寿命的逐渐提升，在动力电池领域竞争优势逐渐体现，是目前车用动力锂离子电池最被看好的正极材料。

三元正极材料能量密度高，倍率性能好，循环性能稳定，热稳定性好。现已广泛应用到电动车、储能电池、小型电器电池以及电动工具电池。其中523型三元(LiNi_0.50Co_0.20Mn_0.30O₂)正极材料已成为三元正极材料的主流产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，通过使用价格便宜的992工业级碳酸锂原料，降低三元原料生产成本；并通过掺杂二氧化钛或氧化铝，提高三元产品克容量和循环性能，并增加三元产品产出；再通过自动化生产三元配料、称重、混合、一次烧结， 烧结后处理工艺，控制三元523产品质量稳定性，并降低人工生产成本；实现三元523正极材料的“低成本、高容量”标准，满足市场锂动力电池客户的要求。

本发明的技术方案如下：

一种高容量低成本三元523正极材料的生产方法，包括以下步骤：

步骤S1原料预处理：将工业级碳酸锂需进行气流粉碎，监控碳酸锂粉碎后粒度，确保粉碎充分彻底；

步骤S2配料称重：将碳酸锂与三元前躯体Ni_0.50Co_0.20Mn_0.30(OH)₂按照摩尔比Li：（Ni+Co+Mn）=（1.03~1.10）：1的比例进行配料，配料过程中掺入二氧化钛或氧化铝，添加剂重量按产品三元产品质量的摩尔比0. 2~1.2%计算；

步骤S3生料混合：将配料称重准确的碳酸锂、三元前躯体和二氧化钛添加剂，气流输送高速混合机中混合，混合时间为60~120分钟，确保混合均匀，混合生料测试Ni、Mn、Co和锂含量极差小于0.5%；