[发明专利]一种高电压三元正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及电极材料领域，尤其涉及一种高电压三元正极材料的制备方法。其包括：将镍盐、钴盐和锰盐溶于水配制为盐溶液；向盐溶液中加入铁源、络合剂和沉淀剂进行沉淀反应，沉淀反应结束后得到悬液；将所得悬液置于保护气氛中进行陈化处理，随后过滤出粉末状沉淀物，即得到前驱体；将所得前驱体和锂源进行混合球磨，随后置于保护气氛中进行煅烧处理，即得到高电压三元正极材料。本发明制备方法简洁高效；能够有效提高镍钴锰酸锂三元正极材料的高压性能；所得三元正极材料具有良好的结构稳定性。

技术领域

本发明涉及电极材料领域，尤其涉及一种高电压三元正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有高动作电压、高比能量、大容量、自然损耗少和循环性能优异等优点。目前锂离子电池的正极主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴铝酸锂和镍钴锰酸锂等等。其中，镍钴锰酸锂(即镍钴锰三元正极材料)的应用范围最广，被大多数企业采用。

但是，目前的镍钴锰三元前驱体大多采用均相共沉淀的方法进行制备，再将其与锂盐进行高温固相化反应得到正极材料。但是，目前的三元正极材料存在高电压条件下工作循环性能较差的问题。故而对镍钴锰酸锂正极形成了一定的使用限制。

如中国专利局于2017年1月25日公开的一种高电压单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法的发明专利授权，授权公开号为CN104134791B，其采用多元素配合的方式提高了镍钴锰酸锂电池在高压条件下工作时的循环性能，但是其存在制备工艺较为复杂，成本较高等问题。

发明内容

为解决现有传统的镍钴锰三元正极材料存在高压性能差、而新型制备高压三元正极材料的工艺较为复杂、成本较高等问题，本发明提供了一种高电压三元正极材料的制备方法。本发明的目的在于：一、提高镍钴锰酸锂三元正极材料的高压性能；二、简化镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法；三、提高镍钴锰酸锂三元正极材料的结构稳定性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种高电压三元正极材料的制备方法，

所述方法包括以下步骤：

1)将镍盐、钴盐和锰盐溶于水配制为盐溶液；

2)向盐溶液中加入铁源、络合剂和沉淀剂进行沉淀反应，沉淀反应结束后得到悬液；

3)将所得悬液置于保护气氛中进行陈化处理，随后过滤出粉末状沉淀物，即得到前驱体；

4)将所得前驱体和锂源进行混合球磨，随后置于保护气氛中进行煅烧处理，即得到高电压三元正极材料。

本发明首先通过配置盐溶液和均相共沉淀的方式快速制备得到含有粉体的悬液，随后进行陈化处理使得所得粉体的结构更加致密，并且在陈化前通常粉体表面较为疏松、二次枝晶大小不一却不均，存在大量的无定形块状微粒。而本身在共沉淀体系中，所得粉体处于处于溶解和沉淀的平衡状态，粉体在初始状态中晶体结构排列不规则，而在陈化过程中进行晶相结构重排，进一步得到优化，因此有利于得到结构稳定性更高、性能更加稳定的前驱体。

此外，向镍钴锰三元盐溶液中加入铁源，旨在形成二价或三价铁离子，铁离子在沉淀反应镍钴锰共沉淀过程中同步进行沉淀，形成一定量的二价或三价铁沉淀，且前驱体中的二价锰在混合球磨时形成极少量的四氧化三锰，二价铁会形成三价铁，而三价铁和三价锰在球磨和煅烧过程中产生一定的固溶置换，使得所得三元正极材料中形成一定的结构缺陷，但该结构缺陷不会大幅度影响正极材料的结构稳定性，反而能够形成更多的空穴，空穴使得三元正极材料在使用过程中存在一定的体积膨胀余量，尤其在高电压条件下工作时，其能够避免高电压体积膨胀、正极材料粉化问题的发生，并且空穴能够在一定程度上缓存电子，使得正极材料在高电压条件下进行工作循环时，更好地保持其电容量，提高三元正极材料的高压性能。

作为优选，