[發(fā)明專利]一種高壓實(shí)密度富鋰錳基正極材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711492791.4
• 申請(qǐng)日: 2017-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN108199025B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王忠;王琦;尹艷萍;王振堯;任志敏;高敏;孫學(xué)義;李寧;莊衛(wèi)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京智橋聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11560
• 代理人: 侯桂麗

一種富鋰錳基鋰離子電池正極材料，其組成符合下式：Li[Li_xNi_aCo_bMn_c]O₂，其中：x+a+b+c＝1，0x、a、b、c1；所述鋰離子電池正極材料的制備方法至少包括以下步驟：采用預(yù)磨、超細(xì)磨及干燥的方式制備前驅(qū)體物料A；將物料A進(jìn)一步粉碎得到所小粒徑的前驅(qū)體物料B；將A、B兩種不同顆粒粒度的前軀體物料分別進(jìn)行焙燒處理；將物料A與B的焙燒產(chǎn)物進(jìn)行級(jí)配混合均勻；然后進(jìn)行壓制處理；壓制所得的塊狀物料破碎、磨細(xì)后得到所述富鋰錳基鋰離子電池正極材料。本發(fā)明的制備方法可顯著地提高富鋰錳基正極材料的壓實(shí)密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓實(shí)密度富鋰錳基正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子二次電池具有高比能量、長(zhǎng)循環(huán)壽命、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電率低、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，因而成為近年來(lái)新型電源技術(shù)研究的熱點(diǎn)。同時(shí)由于鋰離子電池是綠色環(huán)保型無(wú)污染的二次電池，符合當(dāng)今各國(guó)能源環(huán)保方面大的發(fā)展需求，在各行各業(yè)的使用量正在迅速增加。而正極材料是限制電池比能量的主要因素，因此為了發(fā)展高比能電池，就迫切需要尋找具有更高比容量的正極材料。

近年來(lái)，富鋰錳基正極材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂由于具有高比容量，低成本及環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的下一代鋰離子動(dòng)力電池正極材料，受到了人們的廣泛關(guān)注。但是同鈷酸鋰、三元材料等正極材料相比，但是其壓實(shí)密度較低，部分抵消了其高比容量的優(yōu)勢(shì)，極大地制約了該材料在高能量密度鋰離子電池上的應(yīng)用。一般這類材料都是由亞微米級(jí)細(xì)小顆粒(簡(jiǎn)稱一次顆粒)聚集成球形或類球形的二次團(tuán)聚體顆粒(簡(jiǎn)稱二次顆粒)，這些顆粒之間存在的大量空隙對(duì)壓實(shí)密度造成很大的影響。

在鋰離子電池的制作過(guò)程中，活性物質(zhì)的壓實(shí)密度是影響鋰離子電池性能的重要指標(biāo)，對(duì)鋰離子電池的性能有重要的影響。一般而言，電極材料的壓實(shí)密度越大，一定的體積下電池的能量就能做得越高。因而，材料的壓實(shí)密度是相關(guān)技術(shù)人員十分關(guān)注的指標(biāo)。目前，為提高鋰離子正極材料的壓實(shí)密度科技人員做了多種嘗試。

通常采用的方法有：1)制備微米級(jí)類單晶形貌顆粒樣品，如：CN 103825015A、CN104201366A及CN 106410182A、CN 106328921A等采用可促使晶粒長(zhǎng)大的添加劑(鎂、硼、鉀、鈉等化合物)制備出微米級(jí)類單晶粒形貌的顆粒樣品以提高材料的壓實(shí)密度。2)將球型二次團(tuán)聚顆粒材料和類單晶一次顆粒材料進(jìn)行級(jí)配來(lái)提高三元材料壓實(shí)密度，如：CN104701533A將采用常規(guī)前驅(qū)體工藝制備的523三元材料與熔鹽介質(zhì)法制備的523三元材料(大的一次顆粒)共混改性，獲得高壓實(shí)密度的正極材料；CN103811744A通過(guò)將不同粒度和形態(tài)的團(tuán)聚體和單晶或類單晶三元材料進(jìn)行級(jí)配來(lái)提高壓實(shí)密度。

然而，不同于鈷酸鋰材料，當(dāng)將三元材料及富鋰錳基材料制成過(guò)大的類單晶大晶粒時(shí)，會(huì)劣化其電化學(xué)性能；同時(shí)，上述這些制備工藝普遍較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中制備方法得到的富鋰錳基正極材料壓實(shí)密度性能低的問題，本發(fā)明提供了一種鋰電池正極材料的制備方法，通過(guò)行顆粒級(jí)配、冷等靜壓壓制等技術(shù)顯著地提高了材料的壓實(shí)密度。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種富鋰錳基鋰離子電池正極材料，其組成符合下式：Li[Li_xNi_aCo_bMn_c]O₂，其中：x+a+b+c＝1，0x、a、b、c1；