[发明专利]一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池正极材料技术领域，尤其是涉及一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备方法。

背景技术

目前市场上大量用于动力电池的正极材料主要是磷酸铁锂和锰酸锂。由于磷酸铁锂的安全性能优异，是应用在电动大巴等动力电池中首选的正极材料；锰酸锂除了安全性能好之外还具有倍率性能好的优点，主要应用在电动自行车和小型电动工具的电池中。随着应用在电动汽车中动力电池的发展，由于磷酸铁锂和锰酸锂的能量密度偏低，不能满足其要求，镍钴锰酸锂三元材料以其更高的能量密度、较低成本，成为下一代锂离子动力电池理想的正极材料之一。但镍钴锰酸锂三元材料的安全性能较差一直是限制其大规模应用的难题，镍钴锰酸锂三元材料中的镍含量越高，材料的放电比容量越高，但其碱度越高，结构稳定性越差，安全性也就越差。

为了改善镍钴锰酸锂三元材料的安全问题，国内外研究者主要从掺杂、包覆和改善三元材料的形貌等方面进行改进。如中国专利CN102891310A公开的钛硅碳改性的锂离子电池三元正极材料及其制备方法是通过采用酒精悬浮液法在LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂基体中加入高导电性的Ti₃SiC₂，该技术主要是提高了三元材料的导电性，但该技术在制备中使用酒精，增加了三元材料的制备成本，同时也增加了在生产中的安全隐患。中国专利CN101707252B公开了一种多晶镍钴锰三元正极材料及其制备方法，该制备方法主要采取高温熔合制取多晶钴镍锰三元正极材料，但在高温熔合的过程中没有引入任何的结合剂，并不能保证多晶材料熔合的效果，且材料表面没有包覆层，不能阻隔材料与电解液之间的反应，从而不利于提升材料的循环性能和安全性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备方法，以实现对锰酸锂细粉的回收利用，通过结合剂的加入，强化了颗粒之间的熔融反应，提升了材料的安全性能，是应用在高能量密度动力电池中最理想的正极材料之一。

本发明为一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于：

镍钴锰酸锂复合正极材料是以镍钴锰酸锂或掺杂有金属离子的镍钴锰酸锂为基体，基体外包覆有锰酸锂及存在于两种晶体之间及表面的结合剂所形成的导电层；

制备包括以下步骤：

1）以镍钴锰酸锂或掺杂有金属离子的镍钴锰酸锂为基料，采用锰酸锂细粉作为包覆物质，将镍钴锰酸锂或掺杂有金属离子的镍钴锰酸锂基料、锰酸锂细粉及结合剂按照重量百分比均匀混合，锰酸锂细粉添加量占复合正极材料重量百分比的0.1～40%，结合剂添加量占复合正极材料重量百分比的0.1～5%；

2）将步骤1）所得的混合物放入反应炉内，在空气或氧气气氛下进行分段烧结，先升温至300～700℃下恒温处理1～20h，再升温到800～1000℃下恒温处理1～20h，自然冷却，粉体处理后，最终得到镍钴锰酸锂复合正极材料。

按照本发明所述的制备方法，其特征在于，所述的锰酸锂细粉为生产过程中产生的细粉，粒度在0.1～4微米；所述的结合剂为磷酸二氢锂、磷酸氢二锂、磷酸二氢钾、氧化钾、硼酸、氧化硼、氧化钡、氧化铋、氧化钼和氧化钨中的一种或多种。

本发明的有益效果：本发明实现了对锰酸锂细粉的回收利用，在三元材料中加入锰酸锂可以提高材料的安全性能；使通过结合剂的加入，强化了颗粒之间的熔融反应，得锰酸锂细粉紧密包覆在三元颗粒表面，从而提高了产品的堆积密度；高温熔合后，残留在镍钴锰酸锂复合正极材料表面的结合剂可以阻隔材料与电解液之间发生的副反应，从而改善材料的循环性能，进一步提升材料的安全性能。本发明与现有技术相比，复合正极材料在保持了镍钴锰酸锂的能量密度的同时，又提升了安全性能，是应用在电动汽车、电动工具等的动力电池中最理想的正极材料之一。

附图说明

图1、为实施例1中镍钴锰酸锂复合正极材料的X射线衍射图谱；

图2、为实施例1镍钴锰酸锂复合正极材料的扫描电子显微镜照片；

图3、为实施例1镍钴锰酸锂复合正极材料的放电曲线。其充放电倍率为0.1C/0.1C及0.2C/0.2C，0.2C/1C，电压范围为2.5～4.3V，在常温25℃下测试。

具体实施方式

实施例1：