[发明专利]一种锂电池正极材料掺钼方法

说明书

本发明公开了一种锂电池正极材料掺钼方法，包括以下步骤：(1)将钼酸锂与前驱体及锂源进行混合，混合过程需加入水，得到含水质量分数为1％‑5％的含水湿料；(2)将含水湿料经过后续的高温烧结，冷却后经粉碎、过筛得到掺钼正极材料。本发明的掺钼方法掺杂均匀、工艺简单，能够解决母液蒸干掺钼法需要干燥大量水分造成较高能耗的问题，在保持循环性能的前提下，有效地提高正极材料的克容量。

技术领域

本发明属于冶金电极材料领域，尤其涉及一种锂电池正极材料掺钼方法。

背景技术

锂离子电池作为新一代环保、高能电池，其性能的提升已经成为电池产业研究的热点之一，而对锂离子电池正极材料进行掺杂与包覆是提高正极材料综合性能的主要方法。

现有研究表明，掺钼有利于提高正极材料的容量、导电性能与循环性能，大量中国专利文件公开了对锰酸锂、三元材料(NCM与NCA)、富锂锰基材料与镍锰二元材料等进行掺钼的方法。已公开的掺钼方法包括前驱体沉淀掺钼法、母液蒸干掺钼法与固相混合掺钼法等。

前驱体沉淀掺钼法是在生产正极前驱体时将可溶性钼源加入其中，通过沉淀剂将钼与其它主体金属离子(如镍、锰、钴)一起共沉淀而得到前驱体，再对前驱体进行混锂，经高温固相合成得到掺钼正极材料。因钼元素容易形成溶解度比较大的钼酸盐，这种方法尽管有报导，但实际沉淀物中钼含量非常低，不能实现目标掺钼比例，达不到掺钼改性目的。

母液蒸干掺钼法分为两种情况，一种以溶胶-凝胶法为代表，在制备前驱体时将可溶性钼源与主体金属盐加入锂源溶液进行混合，相应处理后蒸干母液来制备掺钼的前驱体，再进行高温固相合成；另一种是将可溶性钼源溶液与前驱体加入锂源混合后再蒸干，再进行高温固相合成。这类方法均需要干燥大量的母液，能耗高且工艺复杂，不利于工业化生产。

固相混合掺钼法主要是将钼源与前驱体及锂源一起进行固体混合，再进行高温固相合成正极材料。这种方法工艺简单，但难以实现钼元素从有限的钼源颗粒扩散渗透至大量的待掺杂粒子中并分布均匀，制约了材料性能的发挥。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有掺钼方法不能同时满足低能耗与扩散均匀，为了克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，本发明提供一种掺杂均匀、工艺简单的锂电池正极材料掺钼方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种锂电池正极材料掺钼方法，包括以下步骤：

(1)将钼酸锂与前驱体及锂源进行混合，混合过程需加入水，得到含水质量分数为1％-5％的含水湿料；

(2)将含水湿料经过后续的高温烧结，冷却后经粉碎、过筛得到掺钼正极材料。

优选的，所述步骤(1)中使用钼酸锂溶液与前驱体及锂源进行混合。该步骤中湿料的含水量较小，使用钼酸锂溶液有利于保证钼酸锂完全溶解。

优选的，所述钼酸锂溶液浓度为1-3mol/L，具体根据目标掺钼量与后续湿料的目标含水量确定。所述钼酸锂可以直接从市面购买得到，也可以用三氧化钼与氢氧化锂反应得到。

优选的，所述步骤(1)中的锂源材料包括碳酸锂或氢氧化锂的任意一种或以上。

优选的，所述步骤(1)中的含水湿料的含水量质量分数为2％-3％。含水湿料能够加强钼元素与锂元素的均匀传质。钼元素与锂元素均通过借助水份有效地迁移到前驱体颗粒表面或前驱体颗粒微孔中或前驱体颗粒之间的接触间隙，实现钼元素的均匀掺杂与锂元素的均匀混合。含水率太低，会降低钼元素与锂元素的均匀传质效果，而水分太高，则造成后续高温合成前的水份蒸发过程中使钼元素与锂元素产生偏析，反而取负面作用造成不均匀。