[发明专利]一种单晶形貌锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种单晶形貌锂离子电池正极材料的制备方法：(1)将金属盐溶液与氢氧化钠溶液加入反应釜中进行共沉淀反应，制备得到前驱体浆料；(2)将前驱体浆料与锂源、掺杂剂经湿法混合、喷雾干燥后，得到前驱体混合物；(3)将前驱体混合物进行第一次烧结，得到一次烧结产物；(4)将一次烧结产物进行水洗，水洗产物与包覆剂混合进行第二次烧结，得到单晶形貌锂离子电池正极材料。本发明制备方法中，采用了无氨工艺制备前驱体浆料，形成的是许多细小颗粒堆积的颗粒物，前驱体比表面非常大，大于100m²/g，这种超高比表面积的前驱体在烧结后更容易形成一次颗粒均匀分散的单晶正极材料，有利于容量的发挥。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种单晶形貌锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子二次电池是一种理想的储能电池，具有能量密度高和循环性好等优点，不仅在各类消费电子产品领域获得了飞速发展，而且逐渐被推广应用到电动汽车和发电储能领域。单晶形貌的正极材料具有高能量密度及高安全性能的优势被广泛应用到锂离子二次电池中。

然而，当前单晶形貌正极材料的主要制备思路是：先将金属盐与氢氧化钠，在氨水络合剂的作用下进行共沉淀，经陈化，洗涤，过滤，干燥后得到3~6um的氢氧化物前驱体；再将前驱体粉末、微粉氢氧化锂（或碳酸锂）和纳米级添加剂按照一定配比在高速混料机中进行混合均匀；最后将混合后物料在高温下进行烧结。如公开号为CN 108023078 A的中国专利公布的一种单晶形貌高镍三元正极材料的制备方法，该制备方法工序复杂，前驱体制备需要用到氨水等络合剂，增加了原料成本，加大了废水处理难度，干法混料需要用到微粉氢氧化锂（或碳酸锂）、纳米级添加剂来保证混料的均匀性，从而限制了原料的选择范围，提高了锂源及添加剂的原料成本。公开号CN104979546A中公开了一种单晶形貌的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其先制备出花簇形大比表面积的前驱体，经高温预处理得到类球形氧化物后，再混合锂源烧结得到正极材料，通过该方法虽然能得到分散性很好的均匀单晶正极材料，但其要求前驱体必须为大比表面积的花簇型，且增加了前驱体预烧工序，提高了前驱体合成工艺难度，增加了能耗，延长了合成工艺流程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的现有技术中单晶形貌锂离子电池正极材料的合成工艺复杂、能耗大、原料成本高等技术问题，提供一种合成工艺简单、原料成本低的单晶形貌锂离子电池正极材料的制备方法。

为解决以上技术问题，本发明提供一种单晶形貌锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将金属盐溶液与氢氧化钠溶液加入反应釜中进行共沉淀反应，制备得到前驱体浆料；

（2）将前驱体浆料与锂源、掺杂剂经湿法混合、喷雾干燥后，得到前驱体混合物；

（3）将前驱体混合物进行第一次烧结，得到一次烧结产物；

（4）将一次烧结产物进行水洗，水洗产物与包覆剂混合进行第二次烧结，得到单晶形貌锂离子电池正极材料。

进一步的，步骤（1）中，共沉淀反应的具体过程为：先在反应釜中加入纯水和氢氧化钠溶液作为底水，底水的pH为11~14（进一步优选的，pH为12.5~13.5），在惰性气氛下，将金属盐溶液和氢氧化钠溶液并流加入反应釜中，在10~70℃下进行反应4~24h。

进一步的，步骤（1）中，共沉淀反应的过程中不加入络合剂。

进一步的，步骤（1）中，始终保持加料过程中加入的氢氧根离子与金属离子的摩尔比为2~3，使整个沉淀反应过程中，氢氧根始终保持绝对过量，在没有络合剂的作用下，会倾向于生成一次颗粒细小且进行无序地堆积生长，从而使前驱体具有更大的比表面积（大于100m²/g）。