[发明专利]低成本高容量551530型三元正极材料的生产方法

说明书

本发明提供了一种低成本高容量551530型三元正极材料的生产方法，属于锂离子电池正极材料的制备技术领域。低成本高容量551530型三元正极材料的生产方法，在碳酸锂与三元前躯体Ni_0.55Co_0.15Mn_0.30(OH)₂中掺入0.1%~1.0%的金属氧化物，通过配料混合、一次烧结、破碎、粉碎、铝包覆、干燥、二次烧结、混合、除铁，过筛、热封包装，最后得到三元正极材料。该方法有效降低了三元生产成本，提高了551530型三元正极材料的电化学克容量和循环性能，生产出的551530型三元正极材料质量稳定，产品1C克容量大于160mAh/g，最高可以达到165mAh/g，0.5C充放电循环性能2000次~3000次衰减小于20%，本发明生产的高容量低成本551530三元产品，未来将替代LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.6O₂三元正极材料，成为市场主导三元正极材料产品。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料的制备技术领域，具体涉及一种低成本高容量551530型三元正极材料的生产方法。

背景技术

三元正极材料是指镍钴锰酸锂，综合LiCoO₂,LiNiO₂,LiMn₂O₄三种锂离子电池正极材料的优点，三元正极材料的性能好于以上任一单一组分正极材料，存在明显的协同效应，是这几年锂电池正极材料市场增速最快正极材料。通过引入Co，能够减少阳离子混合占位，有效稳定材料的层状结构，降低阻抗值，提高电导率。引入Ni,可提高材料的容量，引入Mn，不仅可以降低材料成本，而且还可以提高材料的安全性和稳定性。三元材料可以按照不同比例，由镍钴锰三种金属元素组成复合型过渡金属氧化物，用通式LiNi_1-x-yCo_xMn_yO2来表示。

目前商业化的三元正极材料有五种，即LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.6O₂、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂.也就是常说333、424、523、622、811。其中LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂三元正极材料市场需求量最大。

近几年，随着锂电池的高速发展，金属钴价格持续上涨。从需求端来看，电池行业目前是钴最大的需求端。2017年，我国钴的消费量不足6万吨，其中电池行业用钴4.8万吨，在4.8万吨的电池用钴中，3C电池用钴占比84%，动力电池用钴占比16%。随着三元电池成为新能源汽车电池的主流路线，钴作为三元电池核心材料之一，需求量也会随之增加。各专业机构预测随着金属钴供给弹性低叠加需求高增长，预计价格将持续上行。

钴是三元正极材料里生产成本最高的金属，在三元正极材料中，钴的作用在于可以稳定材料的层状结构,而且可以提高材料的循环和倍率性能，但过高的钴含量会导致实际容量降低，原料成本增加。福森新能源根据三元市场发展需求，研发了低成本高容量的551530三元产品。