[发明专利]等离子体处理降低正极材料烧成用匣钵腐蚀速度的方法

说明书

本发明公开了一种等离子体处理降低正极材料烧成用匣钵腐蚀速度的方法，属于锂离子电池制造领域。本发明是将氢氧化锂与镍钴锰前驱体按比例混合后，利用等离子体对该混合粉末进行预处理，使氢氧化锂与镍钴锰前驱体发生部分反应，以降低对匣钵具有强烈腐蚀作用的氢氧化锂的含量；将经等离子体预处理后的混合粉体置于匣钵中，按照三元正极材料的基本烧成工艺进行烧成，即可获得三元正极材料。本发明可以将匣钵寿命翻倍，防腐效果显著，且不影响正极材料电化学性能或使用性能性能，方法简单，具有重要的经济和环保意义，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造领域，尤其是涉及一种对三元锂离子电池正极材料前驱体进行等离子体预处理以降低匣钵腐蚀速度，从而延长匣钵使用寿命的方法。

背景技术

以动力电池为首的行业，不断提高电池容量。在正极材料的处理过程中，必须使用窑具 --匣钵装载正极材料粉末烧成，由于材料中的氢氧化锂强碱性，在高温烧成时会对匣钵产生强烈的腐蚀，即使是高质量的匣钵，其平均使用寿命也只有十次左右，因此匣钵使用量巨大。随着电动汽车推广和普及，未来几年会迅速提高到现有水平3倍，每只匣钵重量4kg以上，据此推算，将来匣钵使用数量会增加到亿只，消耗的耐火材料为4亿公斤。匣钵制作工艺是耐火材料压制成型，窑内烧结温度一般在1350℃，每只匣钵平均使用天然气2立方以上。所以，提高匣钵使用寿命既是绿色经济的要求，也是企业竞争的要求。

为延长匣钵的使用寿命，当前部分研究采取涂层方式，通过在涂层中添加刚玉类材料来提高匣钵抗腐蚀能力，但是效果并不显著，而且因为二次加料或者二次压制，材料成本巨大，因此，有效提高匣钵的使用寿命无论是在经济效益还是社会效益方面都具有显著的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能在三元正极材料烧结过程中减缓匣钵腐蚀、从而延长匣钵使用寿命的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

提供一种等离子体处理降低正极材料烧成用匣钵腐蚀速度的方法，具体步骤为：

将氢氧化锂和镍钴锰前驱体混合粉体进行等离子体预处理后，再装入匣钵中进行烧成处理。

按上述方案，所述等离子体为常压等离子体或低压等离子体。

按上述方案，所述常压等离子体为介质阻挡放电等离子体；所述低压等离子体为微波等离子体或射频等离子体。

优选地，当常压等离子体为介质阻挡放电等离子体时，预处理时间为1-10min；当低压等离子体为微波等离子体时，预处理时间为1-10min；当等离子体为射频等离子体时，预处理时间为1-20min。

按上述方案，当等离子体为介质阻挡放电等离子体时，具体步骤为：

1)将氢氧化锂和镍钴锰前驱体混合粉体铺展在金属基板上，置于介质阻挡放电等离子体反应器中，反应器中的气体为空气；

2)开启介质阻挡放电，使等离子体作用在混合粉体上，实现对混合粉体的等离子体预处理；预处理的工艺条件为：介质阻挡放电的工作电压为10-50kV，放电频率为10-40kH；等离子体预处理时间为1-10min；

3)将等离子体预处理后的原料装入匣钵中，置于高温炉中，按照三元正极材料的烧成工艺进行烧成。

按上述方案，当等离子体为微波等离子体时，具体步骤为：

1)将氢氧化锂和镍钴锰前驱体混合粉体铺展在微波等离子体反应器中；

2)开启微波等离子体，实现对混合粉体的等离子体预处理；等离子体预处理的工艺条件为：工作气体为氧气，反应器内压力为0.5-20kPa，预处理时间为1-10min；

3)将经微波等离子体预处理后的原料装入匣钵中，置于高温炉中，按照三元正极材料的烧成工艺进行烧成。