[发明专利]一种包覆型动力电池用镍钴锰酸锂的制备方法

说明书

本发明公开了一种包覆型动力电池用镍钴锰酸锂的制备方法。这种方法包括以下步骤：1)将镍钴锰酸锂颗粒预加热；2)将待包覆的金属在惰性气体氛围下加热至沸腾，得到金属蒸汽；3)用惰性气体将预热得到的镍钴锰酸锂颗粒吹送至热解炉，同时用惰性气体将金属蒸汽也吹送至热解炉中进行反应；4)将所得的颗粒经惰性气体送至混合器中，与含氧混合气体混合，形成固气混合物；5)将固气混合物送至热解炉进行反应，即可。本发明采用熔融金属蒸汽的方法对镍钴锰酸锂进行包覆，金属颗粒可以以微小的颗粒均匀附着在镍钴锰酸锂颗粒表面，实现超薄层的包覆，熔融金属与正极材料结合牢固，不易脱落，包覆稳定性好，可显著提高镍钴锰酸锂正极材料的性能。

技术领域

本发明涉及一种包覆型动力电池用镍钴锰酸锂的制备方法。

背景技术

据工信部数据，在2017年，我国的新能源汽车产销均接近80万辆，分别达到79.4万辆77.7万辆，同比分别增长53.8％和53.3％，在新能源汽车产业带动下，动力电池产业得到飞速发展。

锂离子电池因平台电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、绿色环保等优势被广泛应用于动力电池。镍钴锰酸锂具有高比容量、高能量密度和功率密度，性能稳定逐步成为动力电池的主流正极材料。但是镍钴锰酸锂的电化学性能、热稳定性、结构稳定性还需进一步提高，尤其是在高温以及高电位环境下。尤其对于高镍三元材料，这些问题更为明显。因此，通常需要对三元材料进行包覆改性。

传统包覆方法是采用固相法，将正极材料与包覆材料机械混匀后，通过高温烧结使得包覆材料固定在正极材料表面。由于是采用机械混匀，难以对正极材料的整个颗粒实现全面均匀的包覆，当增大包覆材料加入量时又会显著降低正极材料的比容量。同时，由于包覆材料与正极材料是机械式附着固定，两者结合不牢固，包覆材料容易脱落。传统固相法包覆局限性明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包覆型动力电池用镍钴锰酸锂的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种包覆型动力电池用镍钴锰酸锂的制备方法，包括以下步骤：

1)将镍钴锰酸锂颗粒预加热；

2)将待包覆的金属在惰性气体氛围下加热至沸腾，得到金属蒸汽；

3)用惰性气体将步骤1)预热得到的镍钴锰酸锂颗粒吹送至热解炉，同时用惰性气体将步骤2)所得的金属蒸汽也吹送至热解炉中进行反应；

4)将步骤3)反应后所得的颗粒经惰性气体送至混合器中，与含氧混合气体混合，形成固气混合物；

5)将固气混合物送至热解炉进行反应，得到包覆型镍钴锰酸锂正极材料。

制备方法的步骤1)中，镍钴锰酸锂颗粒的粒径D₅₀为2μm～25μm。

制备方法的步骤2)中，金属为铝、镁、锌中的至少一种。

制备方法的步骤3)中，热解炉为双喷头热解炉，双喷头热解炉炉内自上而下分为反应段、预热段和冷却段，在预热段的喷头吹入预热的镍钴锰酸锂颗粒和惰性气体混合物，在反应段的喷头吹入金属蒸汽和惰性气体混合物，双喷头热解炉内的颗粒处于翻滚状态。

制备方法的步骤3)中，惰性气体从双喷头热解炉的冷却段抽出，经过滤后循环吹送金属蒸汽。

制备方法的步骤3)中，双喷头热解炉反应的炉温为350℃～900℃，镍钴锰酸锂颗粒预加热的温度为低于炉温的0～100℃；炉内颗粒的停留时间为1秒～1小时；以金属元素的质量百分含量计，金属的包覆量为镍钴锰酸锂颗粒的0.05％～0.5％。

制备方法的步骤4)中，含氧混合气体为氧气和惰性气体的混合气，氧气在含氧混合气体中的浓度为2ppm～20ppm。