[发明专利]一种提高锂离子电池NCA正极材料压实密度的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种提高NCA正极材料压实密度的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有高的能量密度、高的放电平台等优点，广泛用于3C电子产品、电动工具及储能电池领域。随着锂电池技术的发展，各行业对锂离子电池性能要求越来越高，锂离子电池产品日益趋于向高容量、质量轻、倍率性能及循环性能好等方向发展，尤其是高能量密度方向。

高能量密度材料，主要是通过提高材料的压实密度和克容量来实现。LiCoO₂是目前使用最为广泛的正极材料，虽然其具有较大的压实密度，但其自身克容量与NCM和NCA相比并不高，通常以提升充放电电压的方式来提高其克容量，但高电压下材料结构并不稳定并且高电压下会伴随着大量的副反应；对于NCM来说，其压实密度较低，导致虽然其克容量高，但体积能量密度不高；NCA本身具有较大的压实密度且克容量大，是一种良好的高能量密度材料。

通常制备得到的NCA压实密度在3.55-3.65g/cm³。熔盐介质法制备得到的NCA形貌规整，且为一次单晶粒子，与二次球形颗粒相比具有较大的密度。本实验通过大颗粒二次球形NCA与熔盐介质法制备得到形貌规整的NCA进行级配的方式来改善压实密度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够通过提高NCA三元材料的压实密度，来提高锂离子电池能量密度等电性能的共混改性NCA三元正极材料的制备方法。

本发明的NCA三元材料共混改性正极材料的制备方法包括以下步骤：

a.制备常规三元正极材料Li(Ni_xCo_yAl_z)O₂，具体步骤为：

a1.将NCA三元前驱体中的Ni、Co、Al三种金属离子(代号：M)和电池级LiOH，以Li/M=（1.02-1.1）︰1的摩尔比放入三维锥形混合机内，并加入混料球混合4-6小时至均匀，其中球料比为0.3-0.8。

a2.将混合好的物料放入马弗炉内进行多段烧结，先在400-500℃预烧2-5h；后在700-800℃烧结5-10h；之后随炉自然冷却，破碎得到常规三元正极材料Li(Ni_xCo_yAl_z)O₂(x=0.75-0.85,y=0.10-0.2,z=0.04-0.06)；

b.采用熔盐介质法制备三元正极材料Li(Ni_xCo_yAl_z)O₂，具体步骤为：

b1.将LiOH和NCA三元前驱体以Li/M＝（1.02-1.1）︰1的摩尔比放入三维锥形混合机内，并加入混料球混合4-6小时直到均匀，其中混料球和前驱体质量比为0.3-0.8；

b2.将b1中的混合物以（1-5）:1的比例与NaCl在三维混料罐混合4-6小时；

b3.将b2中的混合物，在800-1000℃进行烧结7-10小时；冷却后使用万能破碎机进行破碎；

b4.用蒸馏水洗涤b3中的NaCl，过滤；将过滤所得产品烘干，再在750℃-850℃下二次烧结4-6小时并破碎；

c.将常规NCA三元正极材料和采用熔盐介质法制备的三元正极材料按照6:4至9:1的质量比在三维锥混机内混合4-6小时至均匀。

本发明通过常规NCA三元材料与熔盐介质法制备的NCA三元材料共混改性，制备得到的NCA三元材料具有3.8-3.85g/cm³的压实密度。熔盐介质法能为反应提供液相环境，使得粒子能够充分生长，形成生长良好、形貌规整的一次粒子，从而减小粒子内部的空隙，提高粒子真密度，该方法所制备的样品不仅具有较高的压实密度，还具有较高的克容量和良好的高低温性能。

附图说明

图1为采用本发明所提及的熔盐介质法制备的NCA三元材料SEM图。

图2为本发明所制备样品的克容量数据。

图3为本发明所制备样品的倍率性能曲线图。

图4为本发明所制备样品的循环性能曲线图。

具体实施方式

以下列举具体实施例对本发明进行说明。

实施例1：