[发明专利]一种多元正极材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种多元正极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在氮气氛围的反应釜内，将去离子水作为底液；(2)过渡金属盐混合组成的溶液与氢氧化钠溶液、氨水溶液，流入反应釜；(3)35～75℃、300～1200r/min，调节pH，过渡金属盐混合组成的溶液与氢氧化钠溶液、氨水溶液发生沉淀反应，经静置分离，得到沉淀物，沉淀物经洗涤、烘箱干燥，得到多元前驱体氢氧化物；(4)将多元前驱体氢氧化物与锂源混匀后烧结，得到多元正极材料。工艺简单，反应易控制，适合商业化，市场前景大。本发明制备的多元正极材料产品，成本低，一致性好，电性能优异且更稳定。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种多元正极材料及其的制备方法。

背景技术

锂离子电池中的正极材料作用主要体现在两个方面：

(一)电化学性能，即安全性和循环寿命；

(二)成本构成，即成本经济指标。相对于其它电池材料，正极材料是目前构成电池成本的主要部分之一，因此正极材料的研究已成为当前的研究热点，尤其是动力电池正极材料。但动力材料中的钴元素价格相对较高，价格浮动较大，无法满足企业低成本的要求，很难给顾客带来价格实惠，同时由于动力电池的电化学性能要求高，特别是在高温存储，高电压，会出现过渡金属元素的溶解，锂镍的混排，表面的层状结构向岩盐相转变，从而导致容量和电压的衰减，在高电压的条件下也会导致表面氧的析出，这样的结果就会导致电解液的氧化分解。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种能提高正极材料结构稳定性，降低其生产成本，改善高温循环性能、高电压性能，工艺流程简单，反应易控制的多元正极材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多元正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)在充满氮气保护的反应釜内，将去离子水作为底液；

(2)将不同摩尔比的过渡金属盐混合组成的溶液与氢氧化钠溶液、氨水溶液，连续流入反应釜中；

(3)在温度35～75℃、搅拌转速300～1200r/min的条件下，用氨水溶液调节pH，使不同摩尔比的过渡金属盐混合组成的溶液与氢氧化钠溶液、氨水溶液发生沉淀反应，沉淀反应的料液经静置分离，得到沉淀物，沉淀物经洗涤、烘箱干燥，得到多元前驱体氢氧化物；

(4)将多元前驱体氢氧化物与锂源混匀后烧结，得到多元正极材料。

优选地，步骤(2)，所述过渡金属盐混合组成的溶液包括镍盐和锰盐，所述镍盐为硫酸镍、氯化镍或硝酸镍中的一种或两种以上，所述锰盐为硫酸锰、氯化锰或硝酸锰中的一种或两种以上。

优选地，步骤(3)，用氨水溶液调节pH，控制pH在9.5～13.0之间。

优选地，所述过渡金属盐混合组成的溶液的金属离子摩尔浓度为1.0～3.5mol/L。

优选地，所述氢氧化钠溶液的浓度为15～35％，所述氨水溶液的浓度为10～28％。

优选地，步骤(3)，所述沉淀反应的料液经静置分离，用离心机洗涤，洗涤之后的去离子水的pH控制在7.00～9.50之间。

优选地，步骤(3)，烘箱干燥时，烘箱的温度设定为80～130℃。

优选地，步骤(4)，所述多元前驱体氢氧化物与锂源的摩尔比为1.03～1.20，所述锂源为硝酸锂、碳酸锂或氢氧化锂中的一种或两种以上。

优选地，步骤(4)，所述烧结的温度为700～1100℃，烧结的时间为6～24h，所述多元正极材料的中值粒径为3.0～15.0μm。