[發(fā)明專利]一種改性高鎳三元正極材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910559205.6
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN112142122B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余隨淅;葉建;涂全;桂磊;周大橋
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北虹潤高科新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種改性高鎳三元正極材料的制備方法，其步驟為：1）將一次顆粒為針狀，二次顆粒D50為2.5≤D50≤4.5um三元前驅(qū)體Ni_xCo_yMn_z(OH)₂與鋰源、改性添加劑進行混合，其中x+y+z=1且0.6≤x＜0.9，0.1≤y≤0.2，0≤z≤0.2；2）將混合物在450~700℃和氧氣氣氛下進行翻轉(zhuǎn)、焙燒；3）將步驟2）得到的焙燒產(chǎn)物在750~1000℃下進行焙燒，自然冷卻至室溫，破碎，獲得改性高鎳三元正極材料。本發(fā)明通過采用翻轉(zhuǎn)和焙燒在氧氣氣氛下同時進行，有利于鋰源和添加劑均勻進入前驅(qū)體內(nèi)及副產(chǎn)物排出，制備出均勻單晶顆粒形貌的三元正極材料，具有優(yōu)異的容量保持率和熱穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池材料領(lǐng)域，尤其涉及一種改性高鎳三元正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有電壓高、比能量高、充放電壽命長、對環(huán)境污染小等優(yōu)點，在新能源電動車領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。正極材料作為鋰離子電池四大核心材料之一，直接影響電池體系的容量、壽命、安全等性能。目前已經(jīng)商業(yè)化的鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰、磷酸亞鐵鋰、錳酸鋰、三元材料。隨著市場對長續(xù)航里程和高安全性能新能源電動車的需求增加，具有優(yōu)異性能的高鎳三元正極材料成為重點研究應(yīng)用的對象。

摻雜型單晶顆粒形貌有利于提升正極材料的容量保持率、熱穩(wěn)定性，從而延長鋰離子電池的壽命，提高安全性能。在高溫固相法合成正極材料過程中，顆粒之間極易發(fā)生團聚現(xiàn)象，增加了制備單晶顆粒及摻雜均勻性的難度，對于高鎳材料這種現(xiàn)象更為明顯。為解決此類問題，目前較多方法的是在加入助劑或經(jīng)過多次高溫?zé)Y(jié)（＞750℃），如專利CN108298599A，CN109279659A，CN 109768231A。其合成過程復(fù)雜，能耗高，摻雜均勻性難以保證，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種改性高鎳三元正極材料的制備方法，以制備得到均勻單晶形貌的改性顆粒，提高材料的容量保持率和熱穩(wěn)定性，工藝流程簡單，節(jié)能減耗，可廣泛應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中。

一種改性高鎳三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

1）將一次顆粒為針狀，二次顆粒D50為2.5≤D50≤4.5um三元前驅(qū)體Ni_xCo_yMn_z(OH)₂與鋰源、改性添加劑進行混合，其中x+y+z=1且0.6≤x＜0.9，0.1≤y≤0.2，0≤z≤0.2；

2）將混合物在450~700℃和氧氣氣氛下進行翻轉(zhuǎn)、焙燒；

3）將步驟2）得到的焙燒產(chǎn)物在750~1000℃下進行焙燒，自然冷卻至室溫，破碎，獲得改性高鎳三元正極材料。

優(yōu)選的，步驟1）中鋰源和三元前驅(qū)體的鋰金屬摩爾比為1.00~1.10。

優(yōu)選的，所述鋰源為氫氧化鋰，一水氫氧化鋰，氧化鋰中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述改性添加劑為含有Al、Ti、Zr、Mg、W、B、Yb、Gd中的一種或多種納米級金屬氧化物。

優(yōu)選的，步驟2）中的450~700℃的焙燒時間為4~8小時。

優(yōu)選的，步驟2）中的氧氣含量≥80%。

優(yōu)選的，步驟2）中混合物上下翻轉(zhuǎn)的周期為5~20分鐘。

優(yōu)選的，步驟3）中750~1000℃的焙燒時間為8~14小時。

本發(fā)明提供了一種改性高鎳三元正極材料的制備方法，采用小顆粒三元前驅(qū)體，通過采用翻轉(zhuǎn)和焙燒在氧氣氣氛下同時進行，有利于鋰源和添加劑均勻進入前驅(qū)體內(nèi)及副產(chǎn)物排出，制備出均勻單晶顆粒形貌的三元正極材料，具有優(yōu)異的容量保持率和熱穩(wěn)定性。

附圖說明