[发明专利]二次电池正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种二次电池正极材料及其制备方法和应用，涉及电池材料技术领域。该制备方法先将含锰溶液与前驱体浆料混合，然后固液分离，将得到的沉淀物进行洗涤和干燥，以在前驱体表面形成一含锰包覆层，将表面形成含锰包覆层的前驱体与锂源混合，然后对其进行一次烧结，将得到的烧结物先进行粗碎，再采用高混机进行分散，得到正极材料；该制备方法通过在前驱体表面构建含锰包覆层，使一次烧结后的烧结物更易分散，在破碎过程仅通过粗碎、高混机分散就可以使材料分散，不必在粗碎后再使用机械磨，大大降低了机械磨所带来的设备成本和电力成本，同时降低机械磨破碎过程对于正极材料的不利影响，有利于电池循环性能的提升。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，涉及一种二次电池正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，工业上二次球镍钴锰/镍锰/镍钴锰铝等正极材料通常是采用共沉淀法或共沉淀法-熔盐法进行生产，具体是将镍钴锰等过渡金属共沉淀后，再进行固液分离，将分离得到的沉淀物水洗、干燥，得到前驱体，然后将前驱体与锂盐(以及熔盐)混合后进行高温烧结，得到正极材料。例如，中国专利申请CN111224089A公开一种熔盐法制备的锂离子电池三元正极材料NCM811的制备方法，具体包括以下步骤：将镍源、钴源和锰源混合，得到混合物A；将锂源和熔盐混合，得到混合物B；将所得混合物A和混合物B混合，预处理后经梯度下焙烧反应，反应结束后冷却，得到块状物体；块状物体进行机械研磨洗涤烘干处理，得到NCM811正极材料。

通过上述专利申请公开内容并结合实际生产我们发现，在前驱体与锂盐混合烧结后，所得到的烧结物料一般粘连比较紧密，呈硬块状，往往需要经过机械磨破碎使颗粒分开，破碎过程为鄂破、对辊粗碎，机械磨细碎过程。机械磨破碎过程设备成本和电力成本较高，且破碎过程容易造成细粉和二次球破裂，增加自放电，容易导致循环性能下降，降低电池使用寿命。故如何降低破碎过程对于正极材料的不利影响是工业上亟需解决的技术问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明旨在提供一种二次电池正极材料及其制备方法和应用；该制备方法先将含锰溶液与前驱体浆料混合，然后固液分离，将得到的沉淀物进行洗涤和干燥，以在前驱体表面形成一含锰包覆层，该含锰包覆层的存在使得前驱体与锂源在一次烧结后得到的烧结物表面形成润滑层，使其在粗碎后只需要进行高混机分散，无需使用机械磨粉碎，即可得到颗粒均匀、分散良好的正极材料。

为了实现上述目的，采用如下的技术方案：

本发明提供了一种二次电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(a)提供前驱体浆料；

将锰盐溶液与前驱体浆料混合后陈化，然后固液分离，将得到的沉淀物进行洗涤和干燥，得到表面形成含锰包覆层的前驱体；

(b)将表面形成含锰包覆层的前驱体与锂源混合，然后对其进行一次烧结，将得到的烧结物先进行粗碎，再采用高混机进行分散，得到正极材料。

进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，所述锰盐溶液中的锰盐包括硫酸锰、氯化锰或硝酸锰中的至少一种。

进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，所述锰盐溶液中锰盐的摩尔浓度为1.0-2.0mol/L；

和/或，所述锰盐溶液中的锰元素占所述正极材料中总氧化物的质量分数为0.3-0.5％；

和/或，所述前驱体表面形成的含锰包覆层的厚度为5-20nm。

进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，所述前驱体浆料选自形成钴锰的前驱体浆料、镍锰的前驱体浆料或镍钴锰铝的前驱体浆料中的至少一种。

进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂或醋酸锂中的至少一种；