[發明專利]一種單晶型鎳鈷錳酸鋰三元正極材料及其低溫燒結制備方法

在審

• 申請號: 201911144733.1
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN111129448A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 方明;毛秦鐘;施翼杰;王寅峰;吉同棕;錢志挺;吳海軍
• 申請（專利權）人: 浙江美都海創鋰電科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發明公開了一種低溫燒結制備單晶型鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的方法，包括取鋰鹽、D50為2.5～5.5um的NCM三元前驅體作為原料，采用干法混料的方式混合均勻，進行第一次燒結，燒結溫度為870℃～920℃；將第一次燒結后的產物依次進行第一次粉碎、第一次過篩，得到一燒基材；將所述一燒基材與納米包覆劑進行混合，進行第二次燒結，再依次進行破碎、第二次過篩，得到產品；在所述NCM三元前驅體和所述鋰鹽的混合物中，Li/(Ni+Co+Mn)的摩爾比為1.02～1.2，所述納米包覆劑為含金屬元素的氧化物、氫氧化物中的一種或多種的混合物。本發明好處在于實現低溫燒結單晶型鎳鈷錳酸鋰三元正極材料，提高材料的結構穩定性，進而提高電化學循環性能。

技術領域

本申請涉及新能源汽車用鋰離子動力電池領域，具體涉及一種單晶型鎳鈷錳酸鋰三元正極材料及其低溫燒結制備方法。

背景技術

NCM三元正極材料的比容量明顯高于磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰等正極材料，符合新能源汽車用鋰離子動力電池領域中提高能量密度的發展需求。NCM三元正極材料包括第二次球和單晶三元正極材料。

常規第二次球三元正極材料可以有效提高電池的能量密度；第二次球材料因為輥壓極片，導致材料出現隱裂或微裂紋，在電化學循環過程中，容易出現極片粉化現象，循環性能和安全性能較差，尤其是在高電壓條件，電池產氣較為嚴重，安全性較差，嚴重制約其在新能源汽車上的使用。單晶型三元正極材料相較第二次球三元正極材料，具有高電壓和長循環等優點；主要是因為單晶型材料的第一次顆粒尺寸較大，具有較高的抗壓能力，能夠很好的保障其結構的穩定性，進而擁有較好的循環性能。此外，單晶型材料的表面殘堿較第二次球偏低，可以降低電池的產氣量，提高電池的安全性能。

現有技術存在的問題是，NCM三元正極材料的合成溫度單晶型比常規第二次球型高出30～50℃，導致燒結過程、粉碎等過程需要更高的能耗，對設備性能要求更高，因此開發低溫合成單晶型鎳鈷錳酸鋰三元正極材料非常重要。

術語解釋：

NCM：三元聚合物鋰電池；

D50：中位粒徑或中值粒徑；

Me：金屬元素統稱；

ppmw：parts per million(weight)，按質量計的百萬分之一；

DEC/EC：碳酸乙烯酯(EC)與碳酸二乙酯(DEC)二元混合溶劑。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種低溫燒結制備單晶型鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的方法，可以在較低的溫度條件下燒結出單晶型鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。

本發明解決其技術問題的解決方案是：

一種低溫燒結制備單晶型鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、取鋰鹽、D50為2.5～5.5um的NCM三元前驅體，采用干法混料的方式混合均勻，在氧氣氣氛的體積濃度為50～99.9％的條件下，進行第一次燒結，燒結溫度為870℃～920℃；

S2、將第一次燒結后的產物依次進行第一次粉碎、第一次過篩，得到一燒基材；

S3、將所述一燒基材與納米包覆劑進行混合，在氧氣氣氛的體積濃度為21.7～99.9％的條件下，進行第二次燒結，再依次進行破碎、第二次過篩，得到產品；

在所述NCM三元前驅體和所述鋰鹽的混合物中，Li/(Ni+Co+Mn)的摩爾比為1.02～1.2，所述納米助熔劑為含金屬元素的氟化物、氧化物、氫氧化物、碳酸鹽和堿式碳酸鹽中的一種或多種的混合物，所述納米包覆劑為含金屬元素的氧化物、氫氧化物中的一種或多種的混合物。