[發明專利]高振實球形高錳三元正極材料前驅體的制備方法

無效

• 申請號: 201310223091.0
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103332753A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 王梁梁;張新龍;劉奇;朱祥;陳亮
• 申請（專利權）人: 南通瑞翔新材料有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于新能源材料制備技術領域，特別涉及高振實球形高錳三元正極材料前驅體制備方法。?

背景技術

當今社會，移動設備、個人電腦這些數碼產品的使用越來越廣泛，而作為這些設備驅動用電源，對小型、輕量并具有高能量密度的二次電池的要求變高。在這樣的狀況下，充放電電壓高、充放電容量大的鋰離子電池備受關注。?

正極材料是鋰離子電池的重要組成部分。在目前已產業化鋰離子電池正極材料為LiCoO2，研究比較成熟，綜合性能優良，但價格昂貴，毒性較大，安全性能存在缺陷，尤其在?過充條件下，材料不穩定，容易和電解液發生反應，應用領域受到較大影響；此外LiCoO2只有一半鋰能夠可逆脫嵌，實際可逆容量為左右，限制鋰離子電池容量提高，不能?滿足電動車電源等動力電源電池的需求，因此需尋找高性能低成本的新型材料。?

在鈷酸鋰替代材料中，主要有LiNi02、LiMn204?、LiFeP04及等，其中LiNi02成本低，容量高，但制備困難，材料性能?的一致性和重現性差，存在嚴重安全問題，均難以滿足商品化鋰離子電池提高比容量及降?低成本的要求;?LiMn204成本低，安全性好，但循環性能尤其高危?性能差，結構不穩定，引起顯著的容量衰減;?LiFeP04具有優?異熱穩定性及循環性，但實際電容量(<140mAh/g),工作電壓(<3.4v),電子導電性差，?大電流充放電性能差，限制電池能量密度。?

?目前，三元正極材料鎳鈷錳氧化物體系具有成本低、比容量高、電壓平臺高、抗過?沖性能好、熱穩定性優良等優點，而備受關注。研究表明該正極材料集中了LiCoO2、LiMn204以及等材料的各自優點。?

目前，合成三元正極材料方法主要為高溫固相法，存在鎳鈷錳三種元素未能充分?均勻混合，未能充分發揮各自作用，合成材料顆粒組成堆積密度低、比容量比鈷酸鋰低，阻礙了該材料的實際應用，因此提高三元正極材料的堆積密度和體積比容量對三元正極材料的實用化具有重要意義。?

?鋰離子正極材料堆積密度、形貌、粒徑大小及分布、雜質含量與高錳三元正極材料前驅體密切相關。目前國內報道的三元正極材料多是由無規則的片狀或粒狀顆粒形成，堆積密度低，主要受三元正極材料前驅體影響，因此提高前驅體的物化性能對提高三元正極材料性能尤為關鍵。?

發明內容??

本發明的目的在于提供一種改善三元正極材料前驅體物化性能的高振實球形高錳三元正極材料前驅體的制備方法。

本發明采用的技術方案：一種高振實球形高錳三元正極材料前驅體的制備方法，包括以下工藝步驟：?

a．在反應容器中導入濃度為210mol/1的堿溶液，濃度為211mol/1的絡合劑，且加入惰性氣體；

b．向反應容器中以320L/min的流速導入濃度為1.03.0?mol/1的鎳鹽、錳鹽、鈷鹽溶液進行沉淀反應，合成高錳三元正極材料前驅體結晶，在沉淀過程中，保持反應容器內的溫度為4080℃，攪拌速度為100500r/min；

c．在反應容器內加入堿溶液進行PH值調節，并進行表面處理，將合成的高錳三元正極材料前驅體轉至熟成槽進行固液分離；

d．用去離子水洗滌固液分離所得的高錳三元正極材料前驅體，然后進行干燥得到球形高錳三元正極材料前驅體。

所述高錳三元正極材料前驅體的化學式為Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其0≦x≦0.5,?0≦y≦0.5,0.4≦z≦1,x+y+z=1。?

所述步驟a中堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰中的一種或一種以上的混合溶液。?

所述步驟a中絡合劑為氨水、碳酸氫氨、碳酸銨、檸檬酸和乙二胺四二酸二鈉中的一種或一種以上混合溶液。?

所述步驟b中鎳鹽、錳鹽、鈷鹽溶液為硫酸酸鹽、硝酸鹽和氯化鹽中的一種或一種以上混合溶液。?

所述步驟b中沉淀反應的時間為48120小時，反應容器內的PH值為913。?

所述步驟c中PH值調節至1213，且要攪拌12h。?

所述步驟d中通過去離子水洗滌高錳三元正極材料前驅體至洗滌水口電導率值小于50u/cm為止。?

所述高錳三元正極材料前驅體呈球形，且D50為230um，振實密度≧2.0g/cm³。?

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與現有技術相比，本發明所揭示的一種高振實球形高錳三元正極材料前驅體的制備方法，具有如下優勢：