[发明专利]30C倍率镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的工业化生产方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子二次电池正极材料领域，具体涉及一种高倍率镍钴锰酸锂动力 三元正极材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yM_aO₂的工业化制备方法。

背景技术

锂离子动力电池主要应用领域有电动工具、电动自行车、新能源汽车等。其中，电 动工具领域要求锂离子动力电池有较高的倍率性能、循环性能。锂离子动力电池主要包括 正极材料、负极材料、电解液和隔膜等，其中正极材料是电池的能量密度和使用寿命等性能 的关键影响因素。

动力电池正极材料主要包括磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等。磷酸铁锂循环性能 好，但低温性能差、能量密度低、批次稳定性差；锰酸锂价格低廉，但存在能量密度低、高温 循环性能差等缺点；镍钴锰酸锂有较高的碾压密度、比容量、较优异的高低温性能、较低的 成本，倍受青睐。

但是，以前在中国市场上商业化的镍钴锰酸锂材料还存在以下缺点，倍率性能差， 模拟电池测试，1C/0.25C为0.91，2C/0.25C为0.83，难以满足动力电池在较高功率下工作； 另外，还存在材料结构不稳定，充放电过程中容易结构塌陷，造成循环性能差。如中国专利 授权公告号CN102709544B公开了一种镍钴锰酸锂复合正极材料及其制备方法，该镍钴锰 酸锂复合正极材料化学式为Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂。其制备方法为：将可溶性镍盐、钴盐、锰盐 与络合剂混合均匀后，加氢氧化钠沉淀剂反应，得到镍钴锰的复合氢氧化物，然后将该复合 氢氧化物、水溶性高分子化合物与锂源化合物置于带有超声装置的搅拌反应器中，在超声 强化搅拌混合过程中进行喷雾干燥，得到镍钴锰酸锂的前躯体，在一定气氛保护下，前躯体 经过一次烧结，得到镍钴锰酸锂产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决上述现有技术的不足，提供一种高倍率、结构稳 定的镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的工业化生产方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种30C倍率镍钴锰酸锂 NCM523三元正极材料的工业化生产方法，包括以下步骤：

1)将D50为4.0～10.0μm的镍钴锰氢氧化物前驱体、金属元素M的化合物、锂源混合 均匀，三者的质量依次为2000:(500～1000):(1.0～5)，其中Li:Me:M＝(1.02～1.06):1.0: (0～0.005)；

2)将均匀混合后的混合物在850～1000℃温度下进行烧结，烧结时间保持在4～ 24h，烧结过程中持续通入空气；

3)将步骤2得到的混合物的进行降温冷却，降温的同时通入空气；

4)将冷却后的混合物进行破碎，破碎至D50在3.0～11.0μm之间。

作为上述技术方案的优选，所述锂源可以是氢氧化锂、碳酸锂的一种或两种。

作为上述技术方案的进一步优选，步骤2中对混合物进行烧结的装置为辊道窑，所 述辊道窑对混合物的升温速度为1～3℃/min。

本发明通过控制镍钴锰氢氧化物前驱体的粒度分布、晶型结构、锂源混合阶段引 入能够稳定材料晶体结构的离子半径较大的金属元素，并烧成制备出体相掺杂的特殊粒径 的镍钴锰酸锂动力三元正极材料，制备的镍钴锰酸锂动力三元正极材料有优异的倍率性 能、循环性能。

附图说明

图1是本发明实施例1中高倍率LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3Al_0.002O₂的扫描电镜图；

图2是实施例1中高倍率LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3Al_0.002O₂与对比例1中LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂倍率性能放电曲线对比图；