[发明专利]浓度梯度分布锂镍钴锰氧三元锂电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料的制造，具体是一种浓度梯度分布锂镍钴锰氧三元锂电池正极材料的制备方法。

背景技术

三元材料已经被广泛用于锂电池的正极材料，但现有三元正极材料存在着电池容量和循环性难以兼顾的缺陷，较高的镍含量能够提高电池容量，但又会带来材料表面晶格稳定性差，影响高电压下材料循环性的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种电池容量高、循环性好的浓度梯度分布锂镍钴锰氧三元锂电池正极材料的制备方法。

本发明浓度梯度分布锂镍钴锰氧三元锂电池正极材料的制备方法包括以下步骤：

1）将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰按分别按摩尔比5:2:3 、 8:1:1 、 2:2:6配置2.1mol/L溶液，编号1、2、3，并分别用氨水络合至pH为6.6 、 6.8 、 7.0；

2）分别配置1.8mol/L NaOH+0.4mol/L NH₃·H₂O、1.8mol/L NaOH+1.8mol/L NH₃·H₂O、1.8mol/L NaOH+2.2mol/L NH₃·H₂O三种溶液，分别编号I、II、III；

3）取1号溶液m升，缓慢滴加I号溶液至pH为11，反应在50℃恒温水浴锅中进行，且过程中通入N₂保护；

4）上一步反应后的溶液中加入2号溶液3m升，并缓慢滴加II号溶液至pH为11，并将水浴温度设置在60℃，过程中N₂保护；

5）上一步反应后的溶液中加入3号溶液m升，并缓慢滴加III号溶液至pH为11，并将水浴温度设置在70℃，过程中N₂保护；

6）反应陈化完全后过滤、洗涤，并在110－120℃的烘箱中干燥10－12h，得到浓度梯度型的三元前躯体；

7）将碳酸锂和三元前躯体按摩尔比Li/M=1.08混合均匀， M是镍钴锰三种元素的摩尔数之和，并加入质量比0.5%的氧化铝粉末，球磨；

8）马弗炉烧结：室温~600℃，升温速率4~5℃/min，600℃时不保温；600~940℃，升温速率1~1.5℃/min， 940℃保温10－12h；然后随炉温自然冷却；

9）破碎后，得梯度型正极三元材料LiNi_6.25Co_1.39Mn_2.36O₂。

本发明采用通过特殊的工艺步骤，能够使三元材料的镍含量由内至外梯度分布；其表面镍含量较低，能够改善高电压下循环性；同时其总体镍含量较高，能够提高材料的电池容量。

具体实施方式

本发明实施例的方法包括以下步骤：

1）将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰按分别按摩尔比5:2:3 、 8:1:1 、 2:2:6配置2.1mol/L溶液，编号1、2、3，并分别用氨水络合至pH为6.6 、 6.8 、 7.0；

2）分别配置1.8mol/L NaOH+0.4mol/L NH₃·H₂O、1.8mol/L NaOH+1.8mol/L NH₃·H₂O、1.8mol/L NaOH+2.2mol/L NH₃·H₂O三种溶液，分别编号I、II、III；

3）取1号溶液m升，缓慢滴加I号溶液至pH为11并持续进行机械搅拌，反应时间为4小时，反应在50℃恒温水浴锅中进行，且过程中通入N₂保护；

4）上一步反应后的溶液中加入2号溶液3m升，并缓慢滴加II号溶液至pH为11，并将水浴温度设置在60℃，反应时间为6h，过程中N₂保护和机械搅拌不间断；

5）上一步反应后的溶液中加入3号溶液m升，并缓慢滴加III号溶液至pH为11，并将水浴温度设置在70℃,反应时间为10h，过程中N₂保护和机械搅拌不间断；

6）反应陈化完全后过滤、洗涤，并在120℃的烘箱中干燥12h，得到浓度梯度型的三元前躯体；

7）将碳酸锂和三元前躯体按摩尔比Li/M=1.08混合均匀， M是镍钴锰三种元素的摩尔数之和，并加入质量比0.5%的氧化铝粉末，球磨时间为4h；