[发明专利]镍钴锰酸锂正极材料的制备方法、锂离子电池正极材料以及锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种镍钴锰酸锂正极材料的制备方法、锂离子电池正极材料以及锂离子电池。本发明提供的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：配制重量浓度为45％～60％的三元材料前驱体的水溶液；配制重量浓度为20％～30％的锂源化合物的水溶液；将所述三元材料前驱体的水溶液和锂源化合物的水溶液分别用泵输送到搅拌机中，混合搅拌均匀，得到悬浮液；将所述悬浮液进行喷雾干燥，得到配锂混合粉体；将所述配锂混合粉体进行烧结，得到镍钴锰酸锂正极材料。本发明能够提高前驱体与锂源化合物的混合效率及混合粒径的均匀性，同时操作方便，反应条件温和、易于控制，制得的正极材料具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种镍钴锰酸锂正极材料的制备方法、锂离子电池正极材料以及锂离子电池。

背景技术

在现有的二次电池体系中，无论从发展空间，还是从寿命、比能量、工作电压和自放电率等技术指标来看，锂离子电池都是当前最有竞争力的二次电池。而锂离子电池的关键材料是正极材料，约占锂离子电池成本的30％。目前市场上锂离子电池采用的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料等。镍钴锰酸锂三元材料是一种新型的电池正极材料，与钴酸锂等其他材料相比，具有质量比容量高、热稳定性好、循环性能好、工作温度宽、能量密度大等优点。良好的综合性能，使得镍钴锰酸锂三元材料成为目前市场的主流，以及最具潜力的一种电池正极材料，在数码电子产品、电动自行车、电动工具等领域具有良好的应用场景。

目前，三元材料的制备方法主要采用前驱体与锂源干法或湿法混合后，经高温烧结、破碎、除铁、过筛、包装，制得三元材料。现有的制备方法中，锂源与前驱体混合的步骤是必须要经历的，然后现有的前驱体混锂技术，仍存在混合不均匀的问题，造成前驱体混锂均匀程度差，进而导致烧结后的样品出现富锂或缺锂，批次之间稳定性差，影响了材料的各项性能指标，产品的电化学性能不能得到保证。现有三元材料的制备方法中，还存在着镍、钴、锰三种元素未能充分均匀混合，未能充分发挥各自的作用，合成的粉体材料堆积密度低等缺陷。此外，现有的制备方法步骤复杂、工艺步骤过长，加入的化合物过多，反应过程不易控制，成本高，不利于实际应用。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，该方法能够提高前驱体与锂源化合物的混合效率及混合粒径的均匀性，同时生产操作方便，反应条件温和、易于控制，制得的镍钴锰酸锂具有优异的电化学性能。

本发明的第二目的在于提供一种锂离子电池正极材料，将上述镍钴锰酸锂正极材料作为锂离子电池正极材料使用，具有粒径分布均匀，一致性好，电化学性能优异的优点。

本发明的第三目的在于提供一种锂离子电池，该锂离子电池性能稳定，电化学性能优异。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(a)配制重量浓度为45％～60％的三元材料前驱体的水溶液；

(b)配制重量浓度为20％～30％的锂源化合物的水溶液；

(c)将所述三元材料前驱体的水溶液和锂源化合物的水溶液分别用泵输送到搅拌机中，混合搅拌均匀，得到悬浮液；

(d)将所述悬浮液进行喷雾干燥，得到配锂混合粉体；

(e)将所述配锂混合粉体进行烧结，得到镍钴锰酸锂正极材料。

作为进一步优选技术方案，步骤(a)中，对所述三元材料前驱体的水溶液进行超声处理，超声频率为10～30KHz，超声处理时间为20～90min。