[發明專利]一種鋰離子電池正極材料NCM811的制備方法

在審

• 申請號: 202011078599.2
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112209449A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 管小丹
• 申請（專利權）人: 管小丹
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種鋰離子電池正極材料NCM811的制備方法，其制備過程包括將金屬鎳鹽、鈷鹽和錳鹽按照摩爾比n(Ni):n(Co):n(Mn)＝0.8:0.1:0.1加入到去離子水中，超聲，然后加入氨水溶液，調節pH值，加熱反應，過濾，干燥，得到前驅體；將前驅體和鋰源加入到研缽中，研磨，然后放置在管式爐當中，先用氮氣排空空氣，然后通入氧氣升溫到一定溫度，冷卻后用研缽研磨過200目篩網，加入到去離子水中，然后加入酒石酸鈉和α?環糊精，超聲溶解，然后移入高壓反應釜中，一定溫度下反應，過濾，濾渣放入管式爐中，通入氧氣，煅燒，冷卻得到所述正極材料NCM811。本發明制備的鋰離子電池正極材料NCM811具有較高的循環放電容量，且性能結構較穩定循環使用過程中不易衰減。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料技術領域，具體涉及一種鋰離子電池正極材 料NCM811的制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有高能量密度、壽命長和環境友好等優點，近年來已被應用于 電動汽車和大型儲能系統等領域。鋰離子電池的主要組成有負極、正極、隔膜， 電解液以及電池外殼。其中，正極材料的發展極大限制了電池的能量密度。因此， 具有高比容量的富鎳三元LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(NCM)材料備受關注。例如， LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)材料因具有高的實際可輸出比容量，被認為是 最有希望實現電池更高能量密度的正極材料之一。

高鎳NCM層狀材料的納米級一次顆粒能夠擴大反應界面并減短Li⁺的擴散 路徑，提高材料的容量和倍率性能，但也增加了發生副反應的風險。NCM層狀 材料與電解液反應，生成SEI膜，增大邊界阻抗，導致容量快速衰減。另外， NCM層狀材料在高電壓下深度充電時，Li/O空位將導致被氧化的Ni^3+/4+離子變 得不穩定，陽離子發生遷移并在電極表面形成由尖晶石相和NiO相組成的表面 重建層。表面重建層的出現將增大Li⁺的擴散動力學阻力，導致容量下降。高鎳 NCM層狀材料還存在高溫性能差和振實密度低等缺點制約著此材料的商業化。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子電池正極材料NCM811的制備方法，其制 備方法包括以下步驟：

S1：將金屬鎳鹽、鈷鹽和錳鹽按照摩爾比n(Ni):n(Co):n(Mn)＝0.8:0.1:0.1 加入到去離子水中，超聲攪拌使其充分溶解，然后加入氨水溶液，調節pH值， 加熱到65～85℃，攪拌反應15～24h，過濾，將濾渣在80～90℃下干燥，得到前驅 體Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂。

S2：將前驅體Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂和鋰源加入到研缽中，持續研磨30～50min， 其中前驅體Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂和鋰源的質量比為1:1.06～1.21，然后放置在管式 爐當中，先用氮氣排空空氣，然后通入氧氣開始升溫至350～380℃后保溫8～10h， 升溫速率為0.2℃/min，冷卻后再用研缽進行研磨過200目篩網，得到混合物A。