[发明专利]球形层状氧化镍钴锰锂锂离子电池正极材料

摘要

本发明涉及一种球形层状氧化镍钴锰锂锂离子电池正极材料，包括LiZNixCoyMn1‑X‑YO2，其特点是所述LiZNixCoyMn1‑X‑YO2为致密小颗粒球形和致密大颗粒球形的两种LiZNixCoyMn1‑X‑YO2复配而成。本发明由于将两种不同粒度分布和振实密度的LiZNixCoyMn1‑X‑YO2经过复配，优化了材料粒度分布，大小颗粒间配合紧密，解决了三元材料单独使用时压实密度和能量密度偏低问题，质量密度达600mAh/cm3以上；比表面积小于0.25m2/g，在保持材料电化学活性的前提下提高了材料的安全性能和循环性能，且工艺简单，成本低廉，非常适合产业化操作，具有广阔的开发前景。

主权项

球形层状氧化镍钴锰锂锂离子电池正极材料，包括LiZNixCoyMn1‑X‑YO2，其特征在于：所述LiZNixCoyMn1‑X‑YO2为致密小颗粒球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料和致密大颗粒球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料按照质量比1:5、1:10、3:10或1:1复配而成；所述致密小颗粒球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2经下列过程配制而成：⑴配制溶液称取复合化学计量比为1:1:1的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，配制成镍钴锰硫酸盐混合溶液，记为溶液a；以氢氧化钠为沉淀剂，氨水为络合剂，按照0.37的氨碱摩尔比值混合沉淀剂溶液和络合剂溶液，记为溶液b；⑵两种溶液的反应过程a和b两种溶液并流泵入有氮气气氛保护，容积为3m3的不锈钢反应釜中，在50℃温度下，以300r/mim转速搅拌，使用在线pH值控制系统使反应pH值保持在11.8±0.05，恒温反应32小时，得到致密小颗粒型前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2的悬浊液；⑶固液分离将⑵中制得的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2悬浊液置入不锈钢密闭加压过滤洗涤一体机后，施加0.5Mpa压力，对Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2悬浊液进行固液分离，得到致密小颗粒型Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2滤饼，用80℃去离子水洗涤滤饼，直至精密pH试纸测试滤液pH值到7～8为止，滤饼置于鼓风干燥箱中于120℃下进行15小时烘干后，将Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2滤饼敲碎；按照化学计量比1:1.04的称取⑶中敲碎的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和Li2CO3，将所述两种材料置入高速混料机，先以400r/min的低速混合15分钟，再以700r/min高速混合5分钟，形成Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和Li2CO3的均匀混合物；将均匀混合物置入推板式窑炉内，在450℃保温4小时，再将温度调至950℃保温15小时，随炉温冷却至室温，过300目筛，成为致密小颗粒球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2；所述致密大颗粒球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2经下列过程配制而成：⑴配制溶液称取复合化学计量比为1:1:1的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，配制成镍钴锰硫酸盐混合溶液，记为溶液a；以氢氧化钠为沉淀剂，氨水为络合剂，按照0.65的氨碱摩尔比值混合沉淀剂溶液和络合剂溶液，记为溶液b；⑵两种溶液的反应过程a和b两种溶液并流泵入有氮气气氛保护，容积为3m3的不锈钢反应釜中，在50℃温度下，以200r/mim转速搅拌，使用在线pH值控制系统使反应pH值保持在11.4±0.05，恒温反应40小时，得到致密大颗粒型前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2的悬浊液；⑶固液分离将⑵中制得的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2悬浊液置入不锈钢密闭加压过滤洗涤一体机后，施加0.5Mpa压力，对Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2悬浊液进行固液分离，得到致密大颗粒型Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2滤饼，用80℃去离子水洗涤滤饼，直至精密pH试纸测试滤液pH值到7～8为止，滤饼置于鼓风干燥箱中于120℃下进行15小时烘干后，将Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2滤饼敲碎；按照化学计量比1:1.04的称取⑶中敲碎的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和Li2CO3，将所述两种材料置入高速混料机，先以400r/min的低速混合15分钟，再以700r/min高速混合5分钟，形成Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和Li2CO3的均匀混合物；将均匀混合物置入推板式窑炉内，在450℃保温4小时，再将温度调至1000℃保温20小时，随炉温冷却至室温，过300目筛，成为致密大颗粒球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。