[发明专利]一种高镍三元正极材料制备方法

说明书

本发明属于锂离子生产技术领域，涉及一种高镍三元正极材料制备方法；该高镍三元正极材料制备方法，包括制备沉淀物A、制备沉淀物B、制备沉淀物C、制备三元正极材料、混料、净化空气、一次烧结、包覆以及二次烧结的操作步骤，采用镍钴锰酸锂作为基体，通过铝离子和磺酸基团的协同作用提高所制备镍钴锰三元正极材料的锂离子扩散能力，F可以抑制正极材料与电解液中HF发生歧化反应，避免金属离子的损失，从而获得高容量和低衰减率；高温、高压下，电池安全性能有一定的提升，Al3+加入可以降低NCM811高镍材料的阳离子混排度，提高循环性能的作用；可以显著提高倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子生产技术领域，更具体地说，尤其涉及一种高镍三元正极材料制备方法。

背景技术

目前，高镍三元锂离子电池正极材料LiNi1−x−yCoxMnyO2(NCM)凭借比容量高、成本较低和安全性优良等优势，成为研究的热点，被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。然而由于高镍三元材料的研发制备存在较高的行业技术壁垒，国产高镍三元材料仍无法满足高镍三元电池实现产业化的需求。目前国产高镍三元正极材料的安全性和稳定性都有待提升，因此高镍三元电池的大规模产业化应用还需要一定的时间。

高镍三元正极材料（LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2）为α-NaFeO2型层状结构，空间群为R-3m，晶格中Li主要占据3a位置，O则占据6c位置，形成MO6八面体结构，Ni、Co、Mn无序占据3b位置，整个晶体可以看作为MO6八面体层和LiO6八面体层交替堆积而成，适合锂离子的嵌入和脱出。NCM层状材料在高电压下深度充电时，Li/O空位将导致被氧化的Ni3+/4+离子变得不稳定，阳离子发生迁移并在电极表面形成表面重建层。表面重建层的出现将增大Li+的扩散动力学阻力，导致容量下降。且三元正极材料主要通过镍含量的增加来提高克容量，增加镍含量会导致材料稳定性变低、高温下电解液在正极材料表面发生副反应产生大量气体，从而带来严重的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高镍三元正极材料制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供的一种高镍三元正极材料制备方法，具体包括以下步骤：

S1制备沉淀物A：分别配置一定浓度的钴盐溶液、锰盐溶液及镍盐溶液并将上述三种溶液混合且混合后的溶液中钴、锰、镍三种元素的摩尔比例为1：2：4，并将混合后的溶液放入70-90℃的恒温水浴中反应生成沉淀物A；

S2制备沉淀物B：过滤出所述沉淀物A并在洗涤、干燥后加入到一定量的水中，按照每克沉淀物A对应200mL水的比例配置所述沉淀物A的水溶液，将粘合剂、分散剂及氯化铝加入所述沉淀物A的水溶液中并使所述粘结剂、分散剂及氯化铝的摩尔浓度分别为2-4mol/L、2-4mol/L及3-5mol/L，然后放入60-90℃的恒温水浴中反应生成沉淀物B；

S3制备沉淀物C：过滤出所述沉淀物B并在洗涤、干燥后，按照每克沉淀物B对应0.5-0.8g磺酸盐的比例将所述沉淀物B与所述磺酸盐加入N-甲基吡咯烷酮溶液中，然后放入60-70℃的恒温水浴中老化一段时间生成沉淀物C；

S4制备三元正极材料：离心分离出所述沉淀物C并在700-800℃的温度下进行热处理，以获取三元正极材料前驱体；将锂盐与所述镍钴锰三元正极材料前驱体按照1：1.5的摩尔比例混合均匀后在800-900℃的温度下进行焙烧，以获取镍钴锰三元正极材料；

S5混料：取三元前驱体Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2和碳酸锂或氢氧化锂其中一种或多种作为原料，锂和镍钴锰金属总量摩尔比为1.01～1.09:1，在研钵中研磨，使得锂、镍钴锰充分混合；

S6净化空气：将空气泵入不挥发的碱性废液中，除去空气中的二氧化碳和酸性气体，然后采用干燥剂除去空气中的水蒸气，得到干燥的氮气、氧气混合气体；