[發明專利]一種核殼型高電壓單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010890246.6
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN112054173B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 龔黎明;夏晟;鐘歡;宋亞晨;任浩華
• 申請（專利權）人: 江蘇翔鷹新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 向亞蘭

1.一種核殼型單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

(1)采用鎳鈷錳氫氧化物前驅體與鋰源混合燒結，造粒，制成顆粒狀的單晶鎳鈷錳酸鋰，所述鎳鈷錳氫氧化物前驅體的化學式為Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂，其中，0.2≤x≤0.6，0.1≤y≤0.5，1-x-y＞0；所述燒結在空氣氣氛中進行，且所述燒結分如下四步進行：400～600℃區間內預燒結，再在700～880℃區間內燒結，接下來在890～1100℃區間內燒結，最后在600～800℃區間內燒結；

(2)將四氧化三鈷加入水中調制成漿料，然后進行砂磨，制成納米四氧化三鈷漿料，控制調制成的所述納米四氧化三鈷漿料的固含量為10-45％；

(3)將步驟(1)制備的單晶鎳鈷錳酸鋰、鋰鹽、含金屬元素的添加劑加入步驟(2)制備的納米四氧化三鈷漿料中，攪拌得混勻料，噴霧干燥得中間產品，將所得中間產品在空氣氣氛中燒結，制成所述核殼型單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料；其中所述金屬元素為選自Mg、Al、Zr、Ti和W中的一種或多種；

制成的所述核殼型單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料包括核層以及設置在所述核層外表面的殼層，所述核層與所述殼層構成核殼結構；其中，所述核層的材料為如下通式(Ⅰ)所示的化合物：Li_a(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂(Ⅰ)，式中，1.0≤a≤1.15，0.2≤x≤0.6，0.1≤y≤0.5，1-x-y＞0，所述核層的材料為單晶型；所述殼層的材料為如下通式(Ⅱ)所示的化合物：Li_bCo_kM_1-kO₂(Ⅱ)，式中，M選自Mg、Al、Zr、Ti和W中的一種或多種，0.9≤b≤1.05，0.8≤k≤0.99。

2.根據權利要求1所述的核殼型單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述鋰源為氫氧化鋰或碳酸鋰或二者的組合，所述鋰源中的鋰與所述鎳鈷錳氫氧化物前驅體中鎳、鈷、錳元素總和的摩爾比為1.00～1.15:1。

3.根據權利要求1所述的核殼型單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述燒結分如下四步進行：

在450～550℃區間內預燒結，再在750～850℃區間內燒結，接下來在940～1000℃區間內燒結，最后在650～750℃區間燒結；或，

在450～550℃區間內預燒結，再在750～850℃區間內燒結，接下來在930～990℃區間內燒結，最后在650～750℃區間燒結；或，

在450～550℃區間內預燒結，再在750～850℃區間內燒結，接下來在890～950℃區間內燒結，最后在650～750℃區間燒結。

4.根據權利要求1所述的核殼型單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，在所述燒結后，進行冷卻，且冷卻至80℃以下，然后進行顎破、對輥、粉碎，制得顆粒狀的單晶鎳鈷錳酸鋰。

5.根據權利要求1所述的核殼型單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，加入水中的所述四氧化三鈷的粒徑D₅₀為4～50微米；研磨后，所述納米四氧化三鈷漿料中四氧化三鈷的粒徑D₅₀為50～120nm。

6.根據權利要求1所述的核殼型單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述砂磨的時間為4～8h，研磨體為粒徑0.1～0.8mm的氧化鋯球，砂磨轉速為800～3000rpm。

7.根據權利要求1所述的核殼型單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述鋰鹽為選自氫氧化鋰、碳酸鋰、過氧化鋰和硝酸鋰中的一種或多種的組合，所述鋰鹽中的鋰與所述添加劑中所含金屬元素和所述納米四氧化三鈷漿料中鈷的總和的投料摩爾比為0.9～1.05∶1。