[發明專利]一種助劑添加法制備改性鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法

有效

• 申請號: 201811327841.8
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109346719B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 薛永福;陳明峰;孟煒;黃浙軍;卜亞軍
• 申請（專利權）人: 浙江德升新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62
• 代理公司: 紹興普華聯合專利代理事務所(普通合伙) 33274
• 代理人: 康秀華

本發明公開了一種助劑添加法制備改性鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，包括以下步驟：a、將鎳鹽、鈷鹽、錳鹽溶解于去離子水，配置成混合鹽溶液，然后配置沉淀劑和氨水溶液；b、向反應釜中通入氮氣，滴加混合鹽溶液和沉淀劑及氨水溶液，通過過濾、洗滌、干燥得到前驅體材料；c、通過攪拌的方式將超分散劑、球化劑、摻雜金屬M的氧化物均勻混合于有機溶劑中，再與前驅體材料、鋰源在球磨條件下混合，球磨后放入燒結爐，先在氮氣保護下150℃將溶劑蒸發，二次燒結使用動態氧氣，在900℃保溫14小時，將燒結后的產物粉碎過200目篩，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。本發明制得的三元材料穩定性好，形貌均勻，安全性高，有優異的循環性能和倍率性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其是涉及一種助劑添加法制備改性鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法。

背景技術

隨著新能源汽車產業的日益火熱，也帶動了上游動力電池產業的發展，目前市場上已經商業化的動力電池有鈷酸鋰電池，錳酸鋰電池，鎳酸鋰電池，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。鈷酸鋰電池是最先商業化的動力鋰電池，其理論能量密度較高，但實際容量只是理論容量的一半，隨著鈷價的升高，成本迅速增加，且安全性有待進一步解決。鎳酸鋰電池容量較高，對環境無污染，與很多電解質都有很好的相容性，但是鎳酸鋰熱穩定性差，極大限制了在動力電池鄰域的應用。錳酸鋰電池價格低，制備工藝簡單，倍率性好，但在高溫工作環境下，錳易溶出，從而降低了錳酸鋰電池的能量密度和穩定性，因此市場上的主體是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。磷酸鐵鋰電池因其有較高的能量密度、價格便宜、無毒、環境相容性好、循環壽命長、高溫性能和安全性能好等優點，一度占據市場的大部分份額，但它也存在問題，如電子導電率低，大倍率放電性能差。三元正極材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰電池的性能，有較高的放電平臺，較長的循環壽命，較低的成本，較高的能量密度以及良好的穩定性和安全性，成為目前量產的正極材料中潛力最大最有發展前景的正極材料。

在三元材料制備過程中，前驅體與鋰源的混合，或者在摻雜改性三元材料制備工程中，前驅體與鋰源及摻雜金屬氧化物的混合，或者在包覆改性三元材料制備過程中，三元正極材料與包覆金屬氧化物的混合，一般使用干法研磨，濕法研磨，或者高速混料機進行物料的混合，混合效果并非理想，從而影響了三元正極材料一致性和結晶性，嚴重影響了三元鋰電池的穩定性，安全性和壽命。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種助劑添加法制備改性鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，制得的摻雜改性的三元正極材料穩定性良好，形貌均勻，安全性高，有優異的循環性能和倍率性能。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種助劑添加法制備改性鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法，包括以下步驟：

a、將鎳鹽、鈷鹽、錳鹽溶解于去離子水中，配置成一定濃度的混合鹽溶液，然后配置一定濃度的沉淀劑和氨水溶液；

b、向反應釜中通入保護氣氮氣，共同滴加混合鹽溶液和沉淀劑及氨水溶液，然后通過過濾、洗滌、干燥得到鎳鈷錳酸鋰前驅體材料；

c、通過攪拌混合的方式將超分散劑、球化劑、摻雜金屬M的氧化物均勻混合于有機溶劑中，再與前驅體材料、鋰源在球磨條件下均勻混合，球磨后放入燒結爐中，先在氮氣保護作用下150℃將溶劑蒸發，二次燒結使用動態氧氣，在900℃保溫14小時，將燒結后的產物粉碎過200目篩，得到一致性、結晶性良好的鎳鈷錳酸鋰正極材料。

鎳鈷錳酸鋰的化學是Li_1+zNi_1-x-y-wCo_xMn_yM_wO_2+2/z，其中x、y、z、w均為摩爾數，x＝0.2，y＝0.2，z＝0.1，w＝0.1，M是摻雜金屬。

步驟a中混合鹽溶液金屬離子濃度為1mol/L，沉淀劑濃度是1mol/L，氨水溶液濃度是1mol/L。