[发明专利]高电压镍钴锰三元材料的制备方法

说明书

本发明公开了高电压镍钴锰三元材料的制备方法，包括1)、将镍钴锰前驱体、锂源和氧化锆放入高速混合机充分混合8‑25min，转速：300‑500rpm；2)、将混合物置于空气炉内煅烧，在880‑980℃下煅烧9‑14h；3)、用流化床设备破碎，气压为0.8‑1.4mpa；4)放入高混机进行表面包覆纳米级氧化铝，时间：8‑20min，转速：150‑300rpm；5)、置于空气炉内煅烧，煅烧温度为500‑700℃，时间为6‑10h；6)、除铁过筛即得。本发明采用固相掺杂有益于稳定材料的结构，提高高电压体系下的稳定性；表面相对均匀以减少电解液对材料表面的腐蚀作用，有效的降低了材料表面的残锂残碱，使得其更优异的循环性；可将充电平台由常规的4.3V提升至4.4V；方法简单，对设备要求低，实用性强，可批量化生产。

技术领域

本发明涉及一种高电压镍钴锰三元材料的制备方法，具体涉及一种混用固相掺杂，高温烧结，破碎固相包覆，再低温烧结相结合的制备方法，可制备高容量，优循环的高电压镍钴锰三元正极材料。

背景技术

近年来受新能源汽车动力电池需求的持续拉动，镍钴锰三元正极材料的市场需求大增。目前，镍钴锰正极材料产品中最具市场竞争力的是523型正极材料，由摩尔比5:2:3的镍钴锰三元素组成，在考虑其结构稳定性的同时又兼具优异的化学性。同时在补贴金额与电池能量密度直接挂钩的刺激下，开发高容量、长循环寿命的镍钴锰三元材料已经成为锂电行业的共识。提高镍钴锰三元材料的放电容量可以通过提高三元材料中的镍含量或者提升三元材料的充电电压来实现。镍含量的提升带来了容量的提升，但是循环性、安全性方面会变得很差，因此开发高电压镍钴锰三元材料是一种提高容量、能量密度更好的方法。

常规型523正极材料的充电电压平台为4.3V，1C的比容量为150-155mAh/g，如果把放电电压提升至4.3V后，1C的比容量为165-170mAh/g，不过在高电压充放电体系下材料的结构会出现破坏儿导致循环极具下降。

包覆改性目前以液相法居多，但其工艺复杂，成本高，过程不可控，对设备及生产环境要求严格。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中常规型523正极材料的包覆改性工艺复杂的缺陷，提供一种高电压镍钴锰三元材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

高电压镍钴锰三元材料的制备方法，包括以下步骤：

1)、将镍钴锰前驱体、锂源和氧化锆放入高速混合机充分混合8-25min，转速：300-500rpm；

2)、将混合物置于空气炉内煅烧，在880-980℃下煅烧9-14h；

3)、用流化床设备破碎，气压为0.8-1.4mpa；

4)放入高混机进行表面包覆纳米级氧化铝，时间：8-20min，转速：150-300rpm；

5)、置于空气炉内煅烧，煅烧温度为500-700℃，时间为6-10h；

6)、除铁过筛即得。

进一步的，所述的镍钴锰前驱体为分子式为Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂，其二次颗粒D50为2-4μm。

进一步的，所述的锂源为碳酸锂或氢氧化锂。

进一步的，步骤4)中镍钴锰酸锂与包覆的铝元素的质量比为1：0.001。

进一步的，所述步骤2)和5)中烧结时通入保护气氛，保护气氛的流量为2-8m³/h。

进一步的，所述步骤3)中破碎至D50:4-7μm。