[發(fā)明專利]一種雙氣氛焙燒動(dòng)態(tài)包覆富鋰三元鋰離子電池正極材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711185312.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN107706410B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周大橋;張寧;王玉輝;鄔素月
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧夏漢堯石墨烯儲(chǔ)能材料科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/485
• 分類號(hào): H01M4/485
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 陳昌娟;田陽

本發(fā)明公開了一種雙氣氛焙燒動(dòng)態(tài)包覆富鋰三元鋰離子電池正極材料的制備方法，包括：1)按照摩爾比稱取錳源、鎳源和鈷源，配制混合鹽水溶液；2)配制混合堿溶液；3)進(jìn)行階梯控溫反應(yīng)；4)陳化，抽濾、洗滌干燥，得到鎳鈷錳碳酸鹽前驅(qū)體；5)進(jìn)行雙氣氛焙燒，得到鎳鈷錳氧化物；6)按分子式Li_1.15Mn_0.52Ni_0.26Co_0.07O₂在混合機(jī)中混合焙燒后產(chǎn)物和鋰源，鋰元素過量2％－5％，得到物料Ⅲ；7)將物料Ⅲ在空氣氣氛中焙燒，焙燒溫度880－920℃，焙燒時(shí)間10－24h，得到物料Ⅳ；8)將物料Ⅳ和去離子水加入反應(yīng)釜中，攪拌均勻；向反應(yīng)釜中滴加硫酸氧鈦溶液和氨水，控制反應(yīng)釜中的pH＝9?11，反應(yīng)完全后抽濾、洗滌干燥得到物料Ⅴ；9)動(dòng)態(tài)鈦酸鋰包覆；10)將物料破碎，過篩。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子二次電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙氣氛焙燒動(dòng)態(tài)包覆富鋰三元鋰離子電池正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

普及應(yīng)用新能源汽車的關(guān)鍵是要實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)性和使用的便利性與傳統(tǒng)燃油汽車相當(dāng)。動(dòng)力電池是新能源汽車的核心部分，其中鋰離子電池在成本、能量密度方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠大幅度提升新能源汽車的經(jīng)濟(jì)性和使用的便利性，鋰離子電池體系中的正極材料是決定性因素。新能源汽車應(yīng)全部或部分采用電力驅(qū)動(dòng)，與傳統(tǒng)燃油汽車相比，新能源汽車能夠減少燃料消耗，但是目前新能源汽車在全生命周期內(nèi)燃料消耗節(jié)省的費(fèi)用尚不能抵消所增加的成本。若純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程達(dá)到400公里，在電池系統(tǒng)成本降低至1.0元/Wh以下的條件下，全生命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性才能夠接近傳統(tǒng)燃油汽車。提升新能源汽車的使用便利性，增加純電驅(qū)動(dòng)行駛的續(xù)航里程是關(guān)鍵。為增加續(xù)航里程，必須增加搭載動(dòng)力電池系統(tǒng)存儲(chǔ)的能量，在不顯著增加新能汽車重量和體積的前提下，必須提高動(dòng)力電池的比能量和能量密度。若純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程達(dá)到400公里，動(dòng)力電池系統(tǒng)比能量需要提升至250Wh/kg左右，單體電池比能量需提升到350Wh/kg。

富鋰三元材料具有比容量高、成本低、安全性能好等特點(diǎn)，是新一代鋰離子動(dòng)力電池比能量密度達(dá)到350Wh/kg目標(biāo)最具應(yīng)用前景的候選正極材料之一。

基于富鋰三元材料高比容量高電壓的優(yōu)異性能，國內(nèi)很多公司和研究機(jī)構(gòu)近十年都投入了大量的精力對(duì)其進(jìn)行研究。但富鋰三元材料仍存在如下問題：

1.富鋰三元材料的錳含量較高，為了防止前驅(qū)體制備過程中氧化，常見的制備方法是首先以碳酸鹽為沉淀劑通過共沉淀法制備得到元素均勻分布的前驅(qū)體，然后再混入鋰源，并通過高溫固相反應(yīng)制備得到最終產(chǎn)品。但碳酸鹽前驅(qū)體金屬含量很低，且燒結(jié)過程中同時(shí)存在碳酸鹽分解和金屬氧化兩個(gè)過程，極易導(dǎo)致球形顆粒破裂，影響產(chǎn)品碾壓密度和加工性能；

2.循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致材料首次庫倫效率較低，循環(huán)性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種振實(shí)密度高、加工性能和循環(huán)性能好、庫倫效率較高的雙氣氛焙燒動(dòng)態(tài)包覆富鋰三元鋰離子電池正極材料的制備方法。

為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種雙氣氛焙燒動(dòng)態(tài)包覆富鋰三元鋰離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)按照摩爾比Mn：Ni：Co＝0.52:0.26:0.07稱取錳源、鎳源和鈷源，配制金屬離子總濃度為1－2mol/L的混合鹽溶液；

2)在1－2mol/L碳酸鈉溶液中加入氨水，使溶液中氨水濃度為0.25－0.5mol/L，標(biāo)記為混合堿溶液；

3)階梯控溫反應(yīng)：在攪拌速度為500－800轉(zhuǎn)/分鐘、溫度為10-20℃的條件下，向容器中滴加所述混合鹽溶液和混合堿溶液，控制溶液pH＝7.8－8.2；反應(yīng)1－3h后，反應(yīng)溫度為50－60℃；