[发明专利]一种纳米化制备单晶锂电池正极材料的方法

说明书

一种纳米化制备单晶锂电池正极材料的方法，制备单晶锂电池正极材料的化学式为LiNi_xMn_yCo_zO₂，其中0≤x≤0.8，0≤y≤1.0，0≤z≤1.0，x+y+z＝1.0，本发明中，减少前驱体制备工艺，不使用氨水和氢氧化钠等作为络合剂和沉淀剂，减少化学试剂的使用以保证更环保，节约成本；液相条件下锂盐即作为锂源又作为沉淀剂，采用纳米化处理，粒子粒径分布在200 nm左右，物料混合更加均匀；喷雾所得干燥物料粒子在200~2000 nm，在烧结时更容易形成单晶材料。本发明具有如下的优点：成本低廉，它不仅具有更高的能量密度和更长的循环寿命，还克服了安全隐患且不污染环境。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体设计一种纳米化制备单晶锂电池正极材料的方法。

背景技术

随着智能手机、平板电脑、电动汽车等行业的快速发展，人们对锂离子电池的能量密度、安全性能和循环寿命等性能的要求不断提升，待机时间和续航里程成为评估锂电池性能的重要因素，因而作为决定锂电池能量密度的主体正极材料要求具有高的比克容量、压实密度、安全性及长循环寿命。

现有电池中镍钴锰酸锂主要为球形或类球形微观形貌材料，制作过程中得到的一次粒子大小在500～1000nm，二次团聚粒子粒径在6～15μm，在常规制作的电芯滚压过程中，当滚压压力较大时会造成二次团聚粒子破裂，进而影响循环寿命性能，破裂对其安全性也存在着隐患。

现有专利申请号CN201410327608.5所述的一种高电压单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，先通过盐、碱（NaOH/KOH）和络合剂（通常为氨水）等一起反应先形成镍钴锰前驱体，再烘干、混合碳酸锂烧结、再次加入添加剂G混合-搅拌-干燥-烧结处理等步骤；络合剂、碱液等为具有腐蚀性且环境污染的化学试剂，同时加大了生产成本的投入。

综上可知，现有的锂离子电池制造领域因为操作工艺和使用材料的问题，使得生产成本高且污染环境，同时存在着安全隐患，且循环寿命短的不足。

发明内容

本发明的目的就是提供一种成本低廉的纳米化制备单晶锂电池正极材料的方法，它不仅具有更高的能量密度和更长的循环寿命，还可以克服了安全隐患且不污染环境。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种纳米化制备单晶锂电池正极材料的方法，其制备单晶锂电池正极材料的化学式为LiNi_xMn_yCo_zO₂，其中0≤x≤0.8，0≤y≤1.0，0≤z≤1.0，x+y+z＝1.0，包括以下步骤：

S1，将镍盐、钴盐、锰盐配制成2.0～10.0mol/L浓度的盐溶液A；

S2，将金属锂化合物缓慢加入溶液A中进行反应，反应过程中通过pH在线监测设备控制反应体系pH在7.5～9.5，温度65～80℃，搅拌形成浆料；

S3，将浆料泵入砂磨机中进行纳米化球磨处理2～12h，控制浆料粒度小于200nm；

S4，将浆料进行喷雾干燥造粒，得到200～2000nm分布的混锂多元前驱体；

S5，喷雾干燥得到混锂多元前驱体在880～1000℃烧结8～20h，通过破碎处理得到2～8μm单晶型LiNi_xMn_yCo_zO₂正极材料。