[发明专利]制备高镍正极材料的混料工艺及其应用

说明书

本发明公开了一种制备高镍正极材料的混料工艺及其应用，该混料工艺是将前驱体和锂源加入混料设备进行混料，得到混合料，待混合料混合均匀后，混料设备继续保持运转状态下，将液体喷雾到混合料中，待液体喷雾完成后出料，将所得混合料装入匣钵中进行烧结，液体为纯水、乙醇、氮甲基吡咯烷酮、添加剂溶液或添加剂分散液中的一种或多种。本发明的喷雾混料工艺，能使得混合料混合更均匀，而且因为适量雾状液滴的存在，使得锂源表面遇水微溶，能吸附前驱体，从而提高混合料的松装密度，进而将烧结过程的装钵量提高5‑40％，产能提升10‑30％。

技术领域

本发明属于新能源锂离子电池正极材料制备工艺，具体涉及一种制备高镍正极材料的混料工艺及其应用。

背景技术

高镍三元材料(Ni含量≥50％)是当今最受市场欢迎的锂离子正极材料之一，如何从激烈的市场中脱颖而出，降本提效是关键。目前常规的高镍三元材料工艺是先经过一次混料，一次烧结，再通过水洗过程去掉一次烧结品表面的残余锂，接着进行二次混料、二次包覆烧结得最终成品料，而其中限制工艺产能的关键在于一次烧结的进料量，常见的手段是在材料性能能接受的基础上增加装钵量，或者换用松装密度更大的锂源(如Li₂O，LiOH等)。

目前，高镍三元材料一次混料过程多采用LiOH·H₂O或Li₂CO₃作为锂源，但这两种锂源松装密度都在0.4g/cm³左右，而前驱体的松装密度一般都在1.4g/cm³左右，当两者混合后因锂源的存在导致一混料的松装密度也会很小，使得一次烧结过程固定体积的装料匣钵(长宽高为330*330*100mm)实际装料量会受到限制。相关技术提到一种三元材料混料预处理的方法，该方法的目的是在一次混料前先通过红外干燥使单水氢氧化锂先脱掉结晶水，从而减轻锂源的重量，提高一次烧结过程装钵量以此提升产能，但是该方法需要额外新增干燥设备。还有相关技术记载了一种在正极材料基体上喷雾包覆添加剂的方法，并通过控制喷雾溶液的量来调控包覆量，该喷雾工艺的目的是用来调整包覆均匀度改善材料性能，且用于二次混料过程，并不能有效提高产能。相关技术还记载了一种喷雾处理类单晶前驱体以提高高镍单晶容量的方法，该方法先利用喷雾的方法添加剂喷到前驱体中，然后经400-800℃高温烧结，再研磨粉碎，最后再与锂源混合，再高温烧结最后得成品，可知该方案主要是提升材料性能，且与常规工艺相比要多一道混料工艺、多一道粉碎工艺和多一道烧结工艺，成本会较高。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种制备高镍正极材料的混料工艺及其应用，该混料工艺能够增加高镍正极材料混料松装密度，提升一烧过程的装钵量，从而在原工艺的基础上提升产能。

根据本发明的一个方面，提出了一种制备高镍正极材料的混料工艺，包括如下步骤：

S1：将前驱体和锂源加入混料设备进行混料，得到混合料；

S2：待所述混合料混合均匀后，混料设备继续保持运转状态下，将液体喷雾到混合料中；

S3：待所述液体喷雾完成后出料，将所得混合料装入匣钵中进行烧结，即得；

所述液体为纯水、乙醇、氮甲基吡咯烷酮、添加剂溶液或添加剂分散液中的一种或多种。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，还加入添加剂与前驱体和锂源一起混料。

在本发明的一些实施方式中，所述高镍正极材料中Ni元素的摩尔含量占过渡金属总摩尔量的50％以上；所述高镍正极材料为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍钴锰铝酸锂。

在本发明的一些实施方式中，所述锂源为LiOH·H₂O、LiOH、CH₃COOLi、Li₂O或Li₂CO₃中的一种或多种。