[發(fā)明專利]一種高鎳鋰離子電池正極材料的制備方法

無效

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• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103094545A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 商士波;劉力瑋;文一波;吳傳勇;魏有清;涂國營;李雷;張小艷
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南桑頓新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高鎳鋰離子電池正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰電池作為新一代的綠色環(huán)保電源，其具有高的能量密度、高的放電平臺等優(yōu)點，廣泛用于手機、相機、筆記本電腦、電動工具、礦燈、電動自行車和電動汽車等產(chǎn)品。隨著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展對鋰離子電池的能量和功率要求越來越高，而鋰電池的正極材料是鋰電池的重要組成部分，是鋰電池性能的主要影響因數(shù)，現(xiàn)在商業(yè)化的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰和磷酸鐵鋰，對于3C電子產(chǎn)品鈷酸鋰占據(jù)較大的市場，但價格較高，能量密度提升空間有限，高鎳Li_1+xNi_yM_1‐x‐yO₂正極材料由于價格低，克容量高，壓實密度高，體積比容量高于鈷酸鋰，越來越得到人們的重視，具有廣泛的應(yīng)用前景，但高鎳材料的缺點是pH值一般較高，對于環(huán)境的適應(yīng)性較差，在制作過程和制成后均是富鋰狀態(tài)，其材料表面殘留有較多的堿性物質(zhì)，堿性物質(zhì)在空氣中比較容易吸潮，漿料容易成果凍狀、極片容易脫落掉料。

合成高鎳鋰電池正極材料Li_1+xNi_yM_1‐x‐yO₂的方法主要包括：固相法、共沉淀法、包覆法、低熱固相法、絡(luò)合法、溶液‐凝膠法，共沉淀法工藝相對簡單，材料容量高，但對環(huán)境有污染；固相法工藝簡單，生產(chǎn)成本較低，且不產(chǎn)生廢水，對環(huán)境無污染，制備過程易于控制和操作，有很好的工業(yè)化前景；其他方法工藝較復雜，產(chǎn)量小，成本高，不適合批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可降低高鎳鋰離子電池正極材料PH值的高鎳鋰離子電池正極材料的制備方法。該方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)控制簡便，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明包括以下步驟：

(1)按照化學式Li_1+xNi_yM_1‐x‐yO₂的化學計量稱取鋰源化合物、鎳源化合物和M源化合物，同時加入混料機中混合0.5～3h，其中0≤x＜0.2，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1，M為Co、Mn、Al、Mg、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Ga、Sr其中的一種或幾種；

(2)將步驟(1)制得的混合物裝入剛玉匣缽中，經(jīng)過搗孔工藝，在600～950℃溫度下進入電阻爐中燒結(jié)5～30h，按照5～30m³/h的流量在燒結(jié)的時候通入空氣或氧氣，然后冷卻至室溫后取出；

(3)將步驟(2)的產(chǎn)物粉碎、分級，與液態(tài)介質(zhì)一起加入到中轉(zhuǎn)槽中攪拌、洗滌；

(4)將步驟(3)洗滌后的漿料加入到壓濾機中過濾，去除水分和雜質(zhì)，得到固體漿料；

(5)將步驟(4)的產(chǎn)物微波烘干，粉碎、分級后得到產(chǎn)品。

上述的高鎳鋰離子電池正極材料的制備方法中，所述步驟(1)中鋰源化合物為碳酸鋰、硝酸鋰、草酸鋰、氫氧化鋰中的一種或幾種；所述的鎳源化合物為氧化鎳、氫氧化鎳、碳酸鎳中的一種或幾種；所述的M源化合物為Co、Mn、Al、Mg、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Ga、Sr的氫氧化物、氧化物或鹽中的一種或幾種。

上述的高鎳鋰離子電池正極材料的制備方法中，所述步驟(1)中，混料機為高速混料機、斜式混料機或振動式混料機。

上述的高鎳鋰離子電池正極材料的制備方法中，所述步驟(3)中，液態(tài)介質(zhì)為去離子水或弱酸性溶液。

上述的高鎳鋰離子電池正極材料的制備方法中，所述步驟(5)中在微波中進行干燥，微波管中前段溫度60～120℃，中段100～150℃，后段70～140℃；輸送帶速度為0.5～3m/min。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：本發(fā)明制備的高鎳鋰離子電池正極材料的粒度均勻，pH值和雜質(zhì)含量明顯降低，提高了材料克比容量和壓實密度，材料循環(huán)性能穩(wěn)定，一致性好。本發(fā)明方法簡單，制備過程易于控制和操作，生產(chǎn)成本較低，有很好的工業(yè)化前景。

附圖說明

圖1為是本發(fā)明的工藝流程圖。

圖2為實施例1制備的高鎳鋰電池正極材料的X射線衍射圖譜（XRD）。

圖3為實施例1制備的高鎳鋰電池正極材料的0.2C充放電性能曲線圖。

圖4為實施例1制備的高鎳鋰電池正極材料的1C常溫300次循環(huán)性能曲線圖，圖中橫坐標為充放電次數(shù)，縱坐標為放電容量保持率。

具體實施方式

下面通過具體實施例，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。