[发明专利]一种实心球形Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2正极材料前驱体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，特别是锂离子二次电池用正极材料—Li[Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂球形前驱体的制备方法。 

背景技术

目前商业化的锂离子电池所用的正极材料主要为钴酸锂，钴酸锂为层状结构，合成容易，但是其缺点在于：1.实际可逆容量较低，一般为140 mAh/g左右；2.循环寿命短，300～500次左右；3.安全性能差；4.钴原料为稀缺的战略性金属，价格昂贵；5. 钴元素为重金属，对环境有污染。 

LiNiO₂ 与LiCoO₂ 性质相近，其实际可逆容量较高，价格相对低廉。然而，制备困难，循环过程中结构稳定性差，存在较严重的锂镍阳离子混排，难以实现商业化。 

LiMnO₂为层状结构，容易制备，锰资源丰富，价格便宜，安全性能高。但是充放电过程中，晶体结构在层状结构和尖晶石结构之间反复变化，引起电极体积的反复膨胀和收缩，降低其循环性能。 

Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂是近几年快速发展的三元系锂离子电池正极材料，综合了LiNiO₂，LiCoO₂，LiMnO₂等正极材料的优点，具有如下特性：1、快速充放电性能：Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂  为正极材料的锂电池，可大倍率充放电；2、降低了钴的含量，合成容易，成本较低，污染小；3、循环寿命长；4、高安全性；5、高能量密度；6、没有记忆效应。 

在众多三元材料中，Li［Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1］O₂材料凭借其较高的比容量等无疑成为最具发展潜力的锂离子电池正极材料。由于Li[Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂具有以上优点，可广泛应用于消费电池、电动汽车、电能储存和其他锂离子二次电池使用的各个方面，具有重要的理论和实用价值。 

发明内容

本发明目的在于提出一种单分散、球形的Li[Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂前驱体的制备方法，。 

本发明一种实心球形Li[Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤： 

1）将镍化合物、锰化合物、钴化合物溶于溶剂，配制成一定浓度的混合溶液，所述镍化合物为硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍、氯化镍、溴化镍或碘化镍等的至少任意一种；所述钴化合物为硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴、氯化钴、溴化钴或碘化钴等的至少任意一种；所述锰化合物为硫酸锰、硝酸锰，醋酸锰、氯化锰、溴化锰或碘化锰等的至少任意一种；所述溶剂为水、烷烃、醇、醚、酮、酯、芳香烃等的至少任意一种；

2）将所述溶液经雾化器超声雾化后，由载流气体带入反应炉中，在反应炉中瞬间完成溶剂蒸发、溶质沉淀形成固体颗粒、颗粒干燥、颗粒热分解、烧结等一系列的物理化学过程，最后形成球形前驱体粉末；所述载流气体为空气、氧气、氮气、惰性气体中的至少任意一种。

本发明所述镍化合物、钴化合物和锰化合物的投料物质的量比为8︰1︰1。 

本发明通过对镍化合物，钴化合物、锰化合物按化学计量比配比，将其配制成组分均匀的溶液，溶液经超声雾化器雾化之后形成液滴，整个雾化热分解过程快速完成，液滴来不及发生组分偏析，保证了Li[Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂前驱体组分分布的均一性，液滴干燥后形成规则的球形颗粒，团聚少，无需后续的洗涤研磨，保证了产物的高纯度，从而获得单分散的形貌良好的Li[Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂前驱体。