[发明专利]锂离子二次电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电子二次电池正极材料的制备方法，具体涉及一种锂离子二次电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法。

背景技术

近年来，随着手机、笔记本电脑等便携式机器的普及和小型化，锂离子二次电池等非水电解液二次电池逐步被用作其电源。而且，从应对最近的环境问题来看，将其作为电动汽车等的动力用电池也逐渐引起关注。

作为锂二次电池用正极活性物质，通常，广泛采用LiCoO₂ (钴酸锂）作为可以构成 4V级二次电池的物质。使用LiCoO₂作为正极活性物质时，放电容量约为160mA/g，被实用化作为LiCo0₂的原料的钴是稀缺资源，且分布不均，因此耗费成本，原料供给不稳定。    根据这一情况，对LiNi0₂ (镍酸锂）也进行了研究。在实用性方面，LiNi0₂可以实现在4V级的放电容量约为200mA/g的二次电池。然而，充放电时，难以实现正极活性物质的晶体结构稳定性。因此，也进行了如下研究：将LiNi0₂的镍原子置换为其他元素，使得晶体结构的稳定性得到提高，同时以低成本实现与LiCo0₂相当的放电容量。从成本方面考虑，例如 LixNi0.33Co0.33Mn0.33O2比LiCo0₂更有利。进一步地，也存在着LixNi1-y-zCoyMnzO₂这样的物质，其Co的比例减少，成本降低，Ni的比例增加，放电容量提高，然而，通常Co比例降低，则输出特性难免降低。因此，存在着通过使Li化学计量比过量，减少晶体结构内的Ni原子排列杂乱（disorder)，从而修复输出性能。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供了一种锂离子二次电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法。

技术方案：一种锂离子二次电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法，包括以下步骤：

a)将氢氧化镍钴锰或羟基氧化镍钴锰粉末和碳酸锂粉末按Li/（Ni+Co+Mn）的摩尔比为1.0?1.2进行混和；

b)将步骤a）得到的混合物在850?1100°C的含氧气氛中煅烧5?55小时；

c)将煅烧后的煅烧物进行自然冷却至室温，然后进行粉碎，形成镍钴锰酸锂半成品；

d)再在镍钴锰酸锂半成品表面通过具有高速剪切力作用的形式进行包覆成分处理工艺，即得锂离子二次电池正极材料镍钴锰酸锂。

作为优选，所述步骤b）中的煅烧工艺，即先使混合物以4°C/分钟以下的升温速度，在250?700°C下煅 烧，然后以3°C /分钟以下的条件升温，再在850?1100°C下煅烧。

作为优选，所述步骤b）中，整个煅烧时间为8?20小时。因此，不必进行原料的造粒和中间阶段的粉碎等，就可以制得镍钴锰酸锂。

作为优选，所述步骤d）中包覆成分为第一过渡元素或第二过渡元素的氧化物或氢氧化物或金属有机物。

作为优选，所述包覆成分中的第一过渡元素或第二过渡元素为Al、Mg、Zr、Ti、Sn、Mo、Ni、Mn中的至少一种。

作为优选，所述的包覆成分与镍钴锰酸锂中镍钴锰总和的摩尔比为0.001?0.1。

作为优选，所述的包覆成分与镍钴锰酸锂中镍钴锰总和的摩尔比为0.001?0.05。

作为优选，所述步骤d）中包覆成分处理工艺为混合搅拌、高速剪切和加热干燥处理。

作为优选，所述混合搅拌以线负载为19.6?1960N/cm，搅拌时间为5?120分钟，所述高速剪切处理以转速为10?lOOOOOrpm，进行1?180分钟处理，加热温度为50?200°C。

作为优选，所述混合搅拌以线负载为147?980N/cm，搅拌时间为10?90分钟进行，所述高速剪切处理以转速为100?50000rpm，进行2?120分钟处理。