[发明专利]锂离子电池用高镍三元正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了锂离子电池用高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将高镍三元正极材料的前驱体与锂盐混合均匀后采用回转窑进行预烧结，所述高温区烧结温度为450‑600℃、烧结时间为3‑8h；(2)将预烧结所得物料采用辊道窑进行一次烧结，(3)将一次烧结所得物料经过粉碎、水洗、包覆之后在辊道窑中进行二次烧结，得到高镍三元正极材料，所述二次烧结的温度为500‑600℃，烧结时间为6‑10h。本发明通过将三元正极材料前驱体和锂盐混合均匀在回转窑中预烧结，再装入辊道窑中烧结，辊道窑的产能提升100％以上；前驱体和锂盐经预烧结后大幅降低物料中的挥发组分，改善了辊道窑烧结气氛，提升了产品质量。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是一种锂离子电池用高镍三元正极材料的制备方 法。

背景技术

锂离子电池(锂二次电池)以其轻量化、长寿命、清洁环保的优点越来越受到电池行业的 青睐。锂离子电池的正极材料作为其关键材料一直以来是业内研究和发展的重点。目前，锂 离子电池的正极材料主流有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂及镍钴锰三元材料，并且有NCA(镍 钴铝)系、LOL(富锂锰固熔体)等新兴的材料加入其中，得到了广泛的商业化应用。其中，镍 钴锰酸锂三元材料，特别是NCA材料，以其高容量、高能量密度的特点，满足了越来越高的 能量密度的要求，受到更多的青睐。行业内一般将镍含量较高的NCA\NCM811等材料称为高 镍三元正极材料。

由于高镍三元正极材料对生产设备、车间环境、生产原材料等具有较高要求，影响高镍 正极材料的应用推广。高镍三元正极材料工业化生产中，一般采用高镍含量的氢氧化物(即前 驱体)和锂盐为原材料，混合后在窑炉中用高温烧结的方法生产，所采用的烧结窑炉为回转窑 或辊道窑。公开号为CN109768273A的中国发明专利申请公开了一种用回转窑制备的锂离子 电池用高镍正极材料及其制法和应用，所述正极材料在独立封闭的回转装置中制备得到，回 转装置的工作温度为450-860℃，转速为10-20rpm，所述回转装置内壁设置有陶瓷内衬片或 涂层。三元正极材料的生产过程为高碱、高温条件，而陶瓷内衬片在此条件下、尤其是长时 间高温条件下容易开裂，不适用与长期高温烧结，而涂层容易腐蚀，不利于高镍正极材料长 期稳定的生产。若采用辊道窑进行烧结，辊道窑为静态烧结设备，需要将前驱体和锂盐均匀 混合之后装入辊道窑进行烧结，在装料厚度一定的情况下，辊道窑产能十分有限，导致高镍 正极材料制造成本高、产能低。因此，亟需寻找一种对设备要求低、提高产能的三元正极材 料的生产方式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种对设备要求低、提高产能的锂离子电池用高镍三 元正极材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：锂离子电池用高镍三元正极材料的制备方 法，包括以下步骤：

(1)将高镍三元正极材料的前驱体与锂盐混合均匀后采用回转窑进行预烧结，所述回转 窑包括升温区、高温区和冷却区，所述高温区烧结温度为450-600℃、烧结时间为3-8h；

(2)将预烧结所得物料采用辊道窑进行一次烧结，所述一次烧结温度为650-900℃，烧 结时间为0-16h；

(3)将一次烧结所得物料经过粉碎、水洗、包覆之后在辊道窑中进行二次烧结，得到高 镍三元正极材料，所述二次烧结的温度为500-600℃，烧结时间为6-10h。

进一步的，所述预烧结升温区温度为300-450℃、升温区的时间为1-3h。

进一步的，所述步骤(1)中预烧结的时间为5-10h。

进一步的，所述预烧结气氛为氧气氛或空气气氛。

进一步的，所述一次烧结气氛为纯氧气氛，炉膛氧气浓度≥98％，炉膛内部气体压力为 15-20Pa。

进一步的，将二次烧结得到的物料进行筛分、除铁之后得到高镍三元正极材料。