[发明专利]一种预烧-浸渍联合制备三元正极材料的方法及锂电池

说明书

本发明提供了一种预烧‑浸渍联合制备三元正极材料的方法，包括如下步骤：S1、将三元前驱体在250℃～900℃的温度条件下预烧，得到多孔结构的氧化物粉末，预烧保温的时间为0.1h～15h，预烧的气氛为氧气含量为20％～100％的含氧气体；S2、将锂源在溶剂中完全溶解；S3、将S1中的氧化物粉末加入至S2中所获得的溶液中均匀分散，充分浸渍后，将溶剂蒸干得到粉末产物，浸渍的温度为0℃～200℃，浸渍时间为1h～24h；S4、将S3中的粉末产物进行烧制，得到三元正极材料。解决了现有的采用固相混锂‑高温烧结，难以保证锂源与前驱体的均匀混合，并且熔融锂源会覆盖在前驱体二次颗粒表面，在传质上阻碍进一步反应。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，特别是一种三元正极材料的制备方法及锂电池。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色环保的二次电池，具有能量密度高、循环寿命长、环境友好、无记忆效应等优点，使其广泛应用于消费类设备、电动汽车等领域。开发具有高容量、长循环、高安全性的正极材料成为锂离子电池进一步发展的趋势。

利用LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂三者的结构相似与优势互补，三元正极材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂应运而生，引起了研究者对三元正极材料的广泛研究。但是，该材料在使用过程中存在一些缺点，例如三元正极材料循环过程中因体积效应产生微裂纹，颗粒之间接触使粒子传输受阻，导致循环和倍率性能较差等。

具有多孔结构的材料已经大量地应用到新开发的储能和转换系统中。虽然多孔材料的合成与设计已经大量应用于锂离子电池领域，尤其是在负极领域得到了大量应用，但是大部分合成方法都略显复杂且成本较高，不适用于大规模工业化生产，而对于三元层状正极材料的多孔结构合成与设计，相关研究目前还比较少，因此开发新的合成多孔三元前驱体的方法，同时研究多孔性质对材料性能的影响，从而进一步提高三元正极材料的性能，具有重要意义与价值。

随着锂离子电池对高能量密度电极材料的需求日益增加，多孔材料已成为改善正负极性能的理想候选材料。

传统三元正极材料制备方法均采用固相混锂-高温烧结，但此方法难以保证锂源与前驱体的均匀混合，并且熔融锂源会覆盖在前驱体二次颗粒表面，其大粘度会在离子扩散传质上阻碍进一步反应。

发明内容

本发明提供了一种本发明提供了一种预烧-浸渍联合制备三元正极材料的方法，其目的在于解决锂离子电池在循环过程中因体积效应产生微裂纹而导致的循环稳定性差的问题，同时提高材料的倍率性能。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种预烧-浸渍联合制备三元正极材料的方法，包括如下步骤：

S1、将三元前驱体在250℃～900℃的温度条件下预烧，得到多孔结构的氧化物粉末，预烧保温的时间为0.1h～15h，预烧的气氛为氧气含量为20％～100％的含氧气体；

S2、将锂源在溶剂中完全溶解；

S3、将S1中的氧化物粉末加入至S2中所获得的溶液中均匀分散，充分浸渍后，将溶剂蒸干得到粉末产物，分散及浸渍的温度为0℃～200℃，浸渍时间为1h～24h；其中所述蒸干的方式为水浴蒸干、油浴蒸干、鼓风干燥、真空干燥或冷冻干燥等干燥方式进行干燥。

S4、将S3中的粉末产物进行烧制，得到三元正极材料。所述多孔结构的氧化物粉末同样是一种三元前驱体，该三元前驱体为一次颗粒组成的球形或类球形，所述球形或类球形为二次颗粒，所述二次颗粒的粒径为4～30μm。