[发明专利]一种高镍锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及新能源汽车用锂离子动力电池技术领域，具体涉及一种高镍锰酸锂正极材料的制备方法。本发明采用共沉淀法合成球形高镍锰二元前驱体，然后通过低温烧结掺杂、湿法包覆、高温烧结修复工艺，获得循环性能好、长存储的高镍锰酸锂正极材料。

技术领域

本发明涉及新能源汽车用锂离子动力电池技术领域，具体涉及一种高镍锰酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子动力电池是新能源汽车发展核心技术环节，其中正极材料的优劣更是制约动力电池发展的重中之重。随着电动汽车续航里程的增加以及国家补贴的逐渐降低，对动力电池的能量密度要求也越来越高。

2016年6月，科技部发布“新能源汽车”等10个重点专项，在新能源汽车专项中，对于动力锂电池的考核指标如下：

高比能量锂离子电池技术(重大共性关键技术类)：考核指标：2020年，电池单体能量密度≥300Wh/kg，循环寿命≥1500次，成本≤0.8元/Wh，安全性等达到国标要求；年生产能力≥2亿瓦时，产品累计销售≥3000万瓦时或装车数量≥1000套。

如今，高克容量、高电压正极材料是动力电池市场的需求。正极材料也从最初的NCM111向NCM523、NCM622，以及NCM811、NCA方向发展。提高正极材料中镍含量，同时降低钴含量，能够在提高材料克容量同时降低原材料成本，因此，高镍正极材料是提升正极材料企业附加值的关键，也是正极材料企业的竞争高地。

高镍正极材料主要存在循环性能差、存储能力差、压实密度低等问题。目前，行业内普遍采用共沉淀法制备三元前驱体材料，然后高温固相掺杂降低材料阳离子混排程度，提高晶体结构的稳定性和首次充放电效率；以及中低温包覆的方法，减少材料和电解液之间的界面反应，提高材料的循环性能和存储能力。

本发明专利针对“高镍正极材料”的循环性能差、存储能力差、成本高的特点，探究一种高效的、低成本的方法，改善高镍正极材料的循环性能和存储能力。

发明内容

针对以上问题，本发明开发一种低成本、高容量、长循环的高镍锰酸锂正极材料，采用共沉淀法合成球形高镍锰二元前驱体，然后通过低温烧结掺杂、湿法包覆、高温烧结修复工艺，获得循环性能好、长存储的高镍锰酸锂正极材料。

本发明所采用的技术方案为：

一种高镍锰酸锂电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将可溶性镍盐、锰盐、碱金属氢氧化物与氨水搅拌混合，在反应釜中进行恒温共沉淀反应，然后经过固液分离、陈化，离心分离、烘干得到球形高镍锰二元前驱体；

S2.将氢氧化锂、球形高镍锰二元前驱体、氧化物添加剂混合，在富氧气氛条件下，进行高温烧结，得到球形高镍锰酸锂二元正极材料；

S3.将可溶性钴盐与磷酸盐溶解在去离子水中，进行机械搅拌直至有浅红色沉淀产生，然后加入高镍锰酸锂二元正极材料继续搅拌、过滤、烘干，即为包覆后的高镍锰酸锂正极材料；

S4.在氧气氛条件下，将包覆后的正极材料进行中低温烧结，获得高镍锰酸锂正极材料。

优选地，所述步骤S1中所述可溶性镍离子与锰离子的摩尔比为1：1～10：1；球形高镍锰二元前驱体的平均粒径D50：8～12um。

具体地，所述S1中氨水浓度：0.1～0.6mol/L；所述镍离子、锰离子的总浓度为0.5～2.0mol/L；所述碱金属氢氧化物为NaOH；搅拌速度：500～2000r/min；共沉淀反应温度：20℃～60℃，反应pH值：10～13；陈化时间：10～48h；烘干温度：100℃～150℃，烘干时间：2～24h。

优选地，所述步骤S2中所述富氧气氛的体积浓度：50％～99％；所述高温烧结的条件：温度500℃～900℃，保温时间10～30h。