[發明專利]高安全性鎳鈷錳酸鋰NCM523三元材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310726535.2
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103682318A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 衡凱;趙志兵;王燕舞;唐俊
• 申請（專利權）人: 蘭州金里能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術領域

本發明屬于新能源材料制備技術領域，涉及用于鋰離子電池的高安全性鎳鈷錳酸鋰NCM523三元材料的制備方法。

背景技術?????

為了逐步解決制約當前經濟發展的能源短缺和大氣污染問題，鋰離子電池因具有工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、污染少、無記憶效應、體積小、重量輕、無環境污染等優點，近年來在技術、生產、市場上獲得了快速發展，已形成了一個大的新型產業。

用于鋰離子電池正極材料的鎳鈷錳酸鋰NCM523三元材料具有電壓平臺高、比容量大、常溫循環性能好、能量密度高、自放電小等優點，但鎳鈷錳酸鋰NCM523三元材料由于其鎳含量高，材料穩定性較差，安全性較差，容量大的鎳鈷錳酸鋰NCM523三元材料鋰離子電池，很難通過針刺和過充等安全測試。

發明內容

鑒于上述，本發明的目的旨在提供一種高安全性鎳鈷錳酸鋰NCM523三元材料的制備方法。通過對鎳鈷錳酸鋰NCM523三元材料進行表面修飾包覆，在大容量鋰離子電池上使用，鋰離子電池安全性得到改善，針刺和過充等安全測試通過率明顯提高。

本發明的目的是通過以下措施來實現：

一種高安全性鎳鈷錳酸鋰NCM523三元材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將鎳、鈷、錳三元的鹽溶液按摩爾比為5：2：3混合，向反應釜中加入硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳溶液，置入堿溶液中進行共沉淀反應，混合溶液的PH值為11～12，溫度50℃，連續攪拌得到固液混合物，用純凈水洗滌、過濾、干燥即得到前驅體(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)OH；

⑵將步驟⑴得到的前驅體(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)OH過篩后，在400～600℃溫度下煅燒4～10小時，即得到前驅體氧化物(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)₂O；將前驅體氧化物(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)₂O過篩后，與電池級碳酸鋰或氫氧化鋰按照Li:Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3?=(1+x):1的摩爾配比采用干法混合方式進行充分混合得混合物，其中Li:Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3?=(1+x):1的摩爾配比中0.04≤x≤0.08；

⑶將步驟⑵得到的混合物裝入匣缽壓實，在空氣氣氛中900～950℃溫度下恒溫加熱12~20h進行焙燒反應，完成后自然冷卻8～12h取出粉末粉碎、過篩；將過篩得到的粉末裝入匣缽抹平，在空氣氣氛中800～850℃溫度下恒溫加熱6～12h再進行焙燒，完成后自然冷卻取出粉末過篩，即得到球形或類球形鎳鈷錳酸鋰Li_1+xNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂；

⑷將步驟⑶得到球形或類球形鎳鈷錳酸鋰Li_1+xNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂與LiFePO₄按照(1-y):y的質量比列進行配比，其中0.05≤y≤0.20；在干燥的環境中，在一定的球料質量比的條件下，在內襯為耐磨非金屬材料的不銹鋼球磨罐內采用非金屬研磨球介質，在一定的轉速下，進行干法球磨混合包覆，球磨后過篩即得到高安全性鎳鈷錳酸鋰NCM523三元材料。

上述步驟⑴中的前驅體(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)OH為球形或類球形。

上述步驟⑷中的LiFePO₄的一次粒子平均尺寸范圍在5?nm?～100nm。

上述步驟⑷中的內襯耐磨非金屬材料的不銹鋼球磨罐內襯介質采用聚氨酯或聚四氟乙烯。

上述步驟⑷中的內襯為耐磨非金屬材料的不銹鋼球磨罐內非金屬研磨球介質采用瑪瑙、或聚氨酯、或聚四氟乙烯、或氧化鋁，或氧化鋯。

上述步驟⑷中不銹鋼球磨罐的轉速為30～300轉/分鐘，球磨時間為1～3小時。

本發明的優點是：