[發明專利]鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法、鋰離子電池正極材料以及鋰離子電池

有效

• 申請號: 201710645537.7
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107464929B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 武雪峰;馬書良;成信剛;付笑哲
• 申請（專利權）人: 北方奧鈦納米技術有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法、鋰離子電池正極材料以及鋰離子電池。本發明提供的鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：配制重量濃度為45％～60％的三元材料前驅體的水溶液；配制重量濃度為20％～30％的鋰源化合物的水溶液；將所述三元材料前驅體的水溶液和鋰源化合物的水溶液分別用泵輸送到攪拌機中，混合攪拌均勻，得到懸浮液；將所述懸浮液進行噴霧干燥，得到配鋰混合粉體；將所述配鋰混合粉體進行燒結，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。本發明能夠提高前驅體與鋰源化合物的混合效率及混合粒徑的均勻性，同時操作方便，反應條件溫和、易于控制，制得的正極材料具有優異的電化學性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法、鋰離子電池正極材料以及鋰離子電池。

背景技術

在現有的二次電池體系中，無論從發展空間，還是從壽命、比能量、工作電壓和自放電率等技術指標來看，鋰離子電池都是當前最有競爭力的二次電池。而鋰離子電池的關鍵材料是正極材料，約占鋰離子電池成本的30％。目前市場上鋰離子電池采用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰和鎳鈷錳酸鋰三元材料等。鎳鈷錳酸鋰三元材料是一種新型的電池正極材料，與鈷酸鋰等其他材料相比，具有質量比容量高、熱穩定性好、循環性能好、工作溫度寬、能量密度大等優點。良好的綜合性能，使得鎳鈷錳酸鋰三元材料成為目前市場的主流，以及最具潛力的一種電池正極材料，在數碼電子產品、電動自行車、電動工具等領域具有良好的應用場景。

目前，三元材料的制備方法主要采用前驅體與鋰源干法或濕法混合后，經高溫燒結、破碎、除鐵、過篩、包裝，制得三元材料。現有的制備方法中，鋰源與前驅體混合的步驟是必須要經歷的，然后現有的前驅體混鋰技術，仍存在混合不均勻的問題，造成前驅體混鋰均勻程度差，進而導致燒結后的樣品出現富鋰或缺鋰，批次之間穩定性差，影響了材料的各項性能指標，產品的電化學性能不能得到保證。現有三元材料的制備方法中，還存在著鎳、鈷、錳三種元素未能充分均勻混合，未能充分發揮各自的作用，合成的粉體材料堆積密度低等缺陷。此外，現有的制備方法步驟復雜、工藝步驟過長，加入的化合物過多，反應過程不易控制，成本高，不利于實際應用。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，該方法能夠提高前驅體與鋰源化合物的混合效率及混合粒徑的均勻性，同時生產操作方便，反應條件溫和、易于控制，制得的鎳鈷錳酸鋰具有優異的電化學性能。

本發明的第二目的在于提供一種鋰離子電池正極材料，將上述鎳鈷錳酸鋰正極材料作為鋰離子電池正極材料使用，具有粒徑分布均勻，一致性好，電化學性能優異的優點。

本發明的第三目的在于提供一種鋰離子電池，該鋰離子電池性能穩定，電化學性能優異。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

根據本發明的一個方面，本發明提供一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(a)配制重量濃度為45％～60％的三元材料前驅體的水溶液；

(b)配制重量濃度為20％～30％的鋰源化合物的水溶液；

(c)將所述三元材料前驅體的水溶液和鋰源化合物的水溶液分別用泵輸送到攪拌機中，混合攪拌均勻，得到懸浮液；

(d)將所述懸浮液進行噴霧干燥，得到配鋰混合粉體；

(e)將所述配鋰混合粉體進行燒結，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。

作為進一步優選技術方案，步驟(a)中，對所述三元材料前驅體的水溶液進行超聲處理，超聲頻率為10～30KHz，超聲處理時間為20～90min。