[发明专利]一种高容量锂电池三元正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高容量锂电池三元正极材料的制备方法，属于锂离子电池正极材料制备领域。

背景技术

电子信息时代使对锂离子电池的需求快速增长。由于锂离子电池具有高电压、高容量的重要优点，且循环寿命长、安全性能好，使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景，成为近几年广为关注的研究热点。正极材料是锂离子电池的核心和关键。目前，锂离子电池正极材料主要有LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4、LiMn2O4和LiNixCoyMnzO2等，目前合成此类材料的主要方法是用碳酸锂等锂盐与镍化合物、钴化合物、锰化合物研磨混合后，进行烧结反应。此方法优点是工艺流程简单，原料易得，属于锂离子电池发展初期被广泛研究开发生产的方法，国外技术较成熟；缺点是所制得正极材料容量有限，原料混合均匀性差，制备材料的性能稳定性不好，批次与批次之间质量一致性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高容量锂电池三元正极材料的制备方法，该制备方法提高了前驱体与锂盐混合的均匀性。用该方法制备的正极材料更易烧结，具有较好的球形度，以及较高的克比容量。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高容量锂电池三元正极材料的制备方法，依次包括以下步骤：

1)提供镍钴锰前驱体，所述镍钴锰前驱体为镍钴锰的氢氧化物或者氧化物；

2)提供锂盐溶液；

3)将所述镍钴锰前驱体置于所述锂盐溶液中搅拌，形成均匀的悬浊液；

4)将所述悬浊液喷雾干燥，得到镍钴锰前驱体与锂盐均匀混合的材料I；

5)将所述材料I依次经过两段均在空气气氛中进行的煅烧：第一段煅烧，在400～600℃煅烧2～8小时；第二段煅烧，在700～1000℃下煅烧8～20小时；即制备得到本发明所述高容量锂电池三元正极材料。

所述步骤1)中，所述镍钴锰前驱体为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂或Ni_xCo_yMn_zO₂前驱体；其中x+y+z＝1，0.3≤x≤0.8，0≤y≤0.4，0.2≤z≤0.5。所述镍钴锰前驱体Ni_xCo_yMn_z(OH)₂或Ni_xCo_yMn_zO₂前驱体可以采用现有技术的方法制备得到。

所述步骤2)中，所述锂盐溶液为：硝酸锂或醋酸锂的一种或两种加入到去离子水中配成的锂离子浓度为1～3mol/L的溶液。

所述步骤3)中，所述锂离子与所述镍钴锰前驱体的摩尔比为1～1.15：1。

所述步骤4)中，所述喷雾干燥控制喷头附近环境温度为180℃～240℃，出料口环境温度80℃～120℃。所述喷头附近温度是指喷头所处的环境温度。

所述步骤5)中的两次煅烧都在空气中进行，第一段煅烧除去醋酸锂及硝酸根，并制造大量孔，有利于后续的烧结进行，第二段煅烧提高材料的结晶性能，完善材料的层状结构。

所述步骤5)中第一段煅烧及第二段煅烧中，均以一定速度升温，并且所述升温的速度均控制在1～10℃/min。

所述步骤5)煅烧得到的材料进一步经过研磨过筛后得到含锂的层状结构的镍钴锰氧化物，为球状颗粒，并具有良好的结晶性。

上述制备得到的高容量锂电池三元正极材料可以用于制备锂离子电池正极，进一步可以制备锂离子电池，所述高容量锂电池三元正极材料制备锂离子电池正极的方法，包括如下步骤：

将所述高容量锂电池三元正极材料与偏聚二氟乙烯及导电剂按1:0.02～0.05:0.01～0.05混合，按三元正极材料重量的70％加入N-甲基-2-吡咯烷酮搅拌成泥浆状，均匀涂覆在铝箔表面，然后再80℃下真空烘干，压制成片后在90℃下再次真空烘干，切片成所述锂离子电池正极。