[发明专利]制取锂离子电池正极材料的方法

说明书

一种制取锂离子电池正极材料的方法，将混合锂盐与前驱体以Li/TM摩尔比例1.01～1.1进行混合，并实施烧结。本发明提供的方法，通过使用混合锂盐作为正极材料的锂源，利用混合锂盐共熔点温度低的特性，使得正极材料在低温条件下烧结变为可能。在降低原材料成本的同时，有效利用低温烧结进一步降低正极材料生产成本。

技术领域

本发明涉及一种制取电极材料方法，尤其涉及一种制取锂离子电池正极材料的方法，不仅保持较高的能量密度，良好循环寿命等特点，还降低了锂离子电池正极材料生产成本。

背景技术

作为优秀的储能装置，锂离子电池的广泛应用为其提供了广大的市场空间。其中，作为锂离子电池主要组成部分的正极材料一直占据了锂离子电池的大部分成本，同时也是制约锂离子电池性能发挥的主要因素。有效降低锂离子电池正极材料的生产成本同时保证正极材料优秀的性能具有十分重大的意义。锂离子电池的正极材料的制备通常可以分为两步：第一步通常为运用共沉淀法进行前驱体的合成；第二步为将前驱体与锂盐混合进行高温烧结从而最终获得正极材料。

对于三元材料，通常需要在较高的温度(如：800℃或更高)下烧结，但这将显著增加材料的生产成本。较高的烧结问题也致使制得的锂离子正极材料颗粒空心化，影响了电池的性能。降低烧结温度看似是一种有效的节省成本的途径，也有其必要性，但是过低的烧结温度不利于锂盐与前驱体的反应，以制造合格的，电化学性能优良的锂离子电池正极材料。尽管有一些尝试，希望通过实验设计的手段，找到一个合适的烧结温度，既能降低成本，又能保持良好的电化学性能。但经过许多研究，这种尝试恐怕是徒劳的。

CN111710844A公开一种改性高镍三元正极材料及其制备方法和应用，将高镍三元正极材料与熔点≤900℃的金属氧化物，按照正极材料与金属氧化物的质量比(20～4)∶1均匀混合后，于保护气氛中保温热处理后，再进行水洗、离心过滤和烘干，获得具有外延混排相层的高镍三元正极材料，表面混排相层厚度为2nm～20nm，空间群为Fm-3m。该方法具有成本低、方法操作简单等优势，易于实现商业规模化生产。

CN111129443A公开了一种复合三元正极材料的制备方法。该制备方法包含三步：第一步先将前驱体与锂源混合，在500℃～900℃保温5小时～20小时，得到预烧产物；第二步，将预烧产物与B₂O₃，H₃BO₃，BaCl₂，BiO₃，CaCl₂，KCl，KF，Li₂B₄O₇，LiBO₂，MgO，MgCl₂，MgF₂，Na₂BO₃，NaCl中的一种或几种助剂混合，在700℃～1000℃保温5小时～20小时，得到三元材料；第三步，将得到的三元材料进行氧化物包覆处理，即得最后成品。该专利在三元材料烧结过程中，使用助剂可以有助于三元材料前驱体在低温下进行烧结节省成本。但在是烧结的过程中额外添加的助剂，将会增加生产成本同时引入其他元素，不利于纯三元材料的烧结。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于制备锂离子电池电极材料的化合物，根据初始放电量和循环寿命的要求，按需制取锂离子电极材料，根据所需的电池性能实现个性化制造。

本发明的另一个目的在于提供一种制备锂离子电池电极材料的制备方法，制取拥有较高的安全性能和循环寿命的锂离子电池电极材料。

本发明的再一个目的在于提供一种制取锂离子电池正极材料的方法，添加混合锂盐实现在低温条件下对于前驱体进行锂化，减少过渡金属的扩散，从而最大限度保证具有成分梯度前驱体自有的成分梯度。

本发明的又一个目的在于提供一种制取锂离子电池正极材料的方法，添加混合锂盐实现在低温条件下对于前驱体进行锂化，使得前驱体充分锂化，避免最终烧结阶段的空心化，使得通过该方式制备的正极材料拥有更高的振实密度。