[发明专利]一种动力电池用镍钴锰酸锂材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种动力电池用镍钴锰酸锂材料的制备方法。这种动力电池用镍钴锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：1)将镍钴锰酸锂前驱体烧结材料放入电场装置，然后置于烧结炉中，通入保护气；2)将炉温从室温逐渐升温至500℃～650℃，保持恒温；3)向电场装置加载电流，通电处理烧结材料，断电后继续保持恒温；4)先通入氧气‑保护气混合气，再通入氧气，继续升温至700℃～950℃，保持恒温，得到镍钴锰酸锂材料。本发明采用电场协同烧结的方法制备动力电池用镍钴锰酸锂材料，材料烧结更加均匀、致密，所得的三元材料振实密度高，电性能良好。

技术领域

本发明涉及一种动力电池用镍钴锰酸锂材料的制备方法。

背景技术

据工信部发布数据，2015年至2017年我国新能源汽车产量分别为34.0万辆、51.7万辆、79.4万辆，销量分别为33.1万辆、50.7万辆、77.7万辆。近年来，我国新能源汽车产业得到持续快速的发展。动力电池作为新能源汽车的关键零部件，要求其具有安全性好，能量密度高，充放电寿命长等特点，锂离子电池兼具有上述优势已被产业化应用于新能源汽车。

镍钴锰酸锂正极材料符合我国动力电池高能量密度技术路线得到广泛的应用，据起点研究统计，我国2017年镍钴锰酸锂正极材料产量为8.6万吨，占正极材料总产量的41.0％，远远超过磷酸铁锂、锰酸锂和钴酸锂的产量。正极材料的性能是影响电池性能的主要因素，高密度正极材料是实现高能量密度动力的重要途径。

传统固相法是制备电池材料的常用方法，将一定比例的三元前驱体与锂源混合，经高温烧结得到三元材料。传统固相法中三元前驱体与锂源是机械式混匀，二者难以实现完全的均匀，烧结后的材料容易发生局部富锂或缺锂，造成缺陷，影响材料的性能。为了解决材料混合均匀性的难题，有研究者提出采用混料-预烧结-降温-二次混料-二次烧结的方法进行烧结三元材料，但是存在流程长、效率低、能耗高等缺点。同时，传统固相法生产得到的三元材料烧结后正极材料结构疏松，密度低，寿命短，容量少。王振华等提出《一种锂离子电池正极材料的制备方法》(CN107611414A)，将前驱体材料与锂源混匀后压制，在施加电场的条件下进行低温烧结。然而压制工序会破坏前驱体材料原有的外观形貌，即使采用球形前驱体材料做原料，烧结后也难以获得球形正极材料，而所制得的非球形正极材料振实密度低，容量少，局限性明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力电池用镍钴锰酸锂材料的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种动力电池用镍钴锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将镍钴锰酸锂前驱体烧结材料放入电场装置，然后置于烧结炉中，通入保护气；

2)将炉温从室温逐渐升温至500℃～650℃，保持恒温；

3)向电场装置加载电流，通电处理烧结材料，断电后继续保持恒温；

4)先通入氧气-保护气混合气，再通入氧气，继续升温至700℃～950℃，保持恒温，得到镍钴锰酸锂材料。

制备方法中，电场装置为两端设有铂片的坩埚舟，铂片连接直流电装置。

制备方法的步骤1)中，镍钴锰酸锂前驱体烧结材料是由镍钴锰氢氧化物和锂源按元素摩尔比(Ni+Co+Mn)：Li为1：(1.1～1.3)混合制成的；镍钴锰氢氧化物中的镍、钴、锰元素比例为x：y：(100-x-y)，其中20≤x≤80，0≤y≤20。

制备方法的步骤2)中，升温的过程具体为：先以0.5℃/min～4℃/min升温至120℃，恒温0.5h～1h；再以0.5℃/min～10℃/min升温至500℃～650℃，恒温0.5h～1h。

制备方法的步骤3)中，通电处理的电压为6V～9V，电流为100A～2000A，通电的时间为0.5h～1h；断电后继续保持恒温的时间为1h～2h。