[发明专利]一种富锂锰基正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种富锂锰基正极材料及其制备方法，制备方法为，A、将镍盐、钴盐和锰盐混合配成无机盐溶液，得A品；B、将氢氧化钠溶液与络合剂溶液混合成碱性溶液，得B品；C、向A品中加入B品，搅拌、反应，过滤得8～11μm的氢氧化镍钴锰前驱体，即C品；D、将C品洗涤、烘干，得D品；E、将D品与锂源混合，得E品；F、将E品焙烧，得F品；G、将F品冷却破碎分级，得成品。正极材料化学式为LiNi_1‑x‑yCo_xMn_yO₂，平均粒径8～11μm，振实密度1.25～1.35g/cm³，比表面积35～40m²/g。本发明富锂锰基正极材料生产工艺简单，使得锂离子电池生产难度减小、成本降低，可进行大规模的工业生产。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料技术领域，特别是一种富锂锰基正极材料及其制备方法。

背景技术

高安全、长寿命、高续航里程、可快速充电、低成本等是电动汽车对动力电池的基本要求，需配套开发出高能量密度、高功率特性新型锂离子动力电池材料。现今材料开发的目标是在2015～2020年前后，使锂离子电池的能量密度达到200～300Wh·kg^-1。而在目前已商业化的正极材料中，由于LiMn₂O₄、Li(NiCoMn)O₂和LiFePO₄等材料实际容量低，体系电池比能量低于200Wh·kg^-1，不能完全满足需要。因此，具有高比容量(≥250mAh·g^-1)的富锂锰基正极材料(Li₂MnO₃-LiMO₂)被寄予了厚望。现有富锂锰基正极材料生产工艺复杂，使得锂离子电池生产难度大、成本高，无法进行大规模的工业生产。

因此，现有的富锂锰基正极材料生产工艺复杂，使得锂离子电池生产难度大、成本高，无法进行大规模的工业化生产。

发明内容

本发明的目的，在于提供了一种富锂锰基正极材料及其制备方法。本发明富锂锰基正极材料生产工艺简单，使得锂离子电池生产难度减小、成本降低，可进行大规模的工业生产。

本发明的技术方案：富锂锰基正极材料的制备方法，包括以下步骤，

A、将镍盐、钴盐和锰盐按照摩尔比为(20～30):(8～12):(55～75)混合配制成总金属离子浓度为0.8～1.2mol/L的无机盐溶液，得A品；

B、将氢氧化钠与络合剂混合形成碱性溶液，碱性溶液中氢氧化钠的浓度为75～85g/L，络合剂的浓度为6～8g/L，得B品；

C、向A品中加入B品，得到反应溶液，B品的加入量为使反应溶液的pH值在9.55～10之间，搅拌，控制反应温度为50～60℃，反应时间为20～30h；得到氢氧化镍钴锰前驱体，至氢氧化镍钴锰前驱体的粒径为8～11μm时，停止加入B品，过滤得8～11μm的氢氧化镍钴锰前驱体，即C品；

D、将C品洗涤、烘干，得D品；

E、将D品与锂源按质量比为1:(1.4～1.6)混合均匀，得E品；

F、将E品焙烧，即以8～12℃/min的升温速率从室温升至420～480℃，恒温5.5～6.5h，再以8～12℃/min升温速率从420～480℃升至870～930℃，恒温10～14h，得F品；

G、将F品进行冷却破碎分级，得到富锂锰基正极材料。

前述的富锂锰基正极材料的制备方法中，步骤A中，所述镍盐、钴盐和锰盐分别为硫酸盐、硝酸盐、氯化盐。

前述的富锂锰基正极材料的制备方法中，所述步骤A为，将镍盐、钴盐和锰盐按照摩尔比为25:10:65混合配制成总金属离子浓度为1mol/L的无机盐溶液，得A品。