[發明專利]一種鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011349166.6
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112499695B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 汪永斌;彭愛國;莊新娟;肖偉;楊平生;廖利兵;劉艷
• 申請（專利權）人: 湖南海利鋰電科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 趙琴娜

本發明適用于鋰離子電池技術領域，提供了一種鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法和應用，該制備方法包括以下步驟：將鎳鈷錳三元前驅體S1和鋰源A按照缺鋰摩爾比例進行混合后，再添加復合助熔劑B進行混合，得到第一混合料；將第一混合料進行一次煅燒，并經自然冷卻后，得到摻雜缺鋰型鎳鈷錳三元前驅體S2；將摻雜缺鋰型鎳鈷錳三元前驅體S2和補鋰化合物C進行混合，得到第二混合料；將第二混合料進行二次煅燒，并經自然冷卻后，得到所述鎳鈷錳三元正極材料。本發明通過復合助熔劑的加入，制備摻雜缺鋰型鎳鈷錳三元前驅體，然后選擇適當的補鋰化合物，修飾材料晶體結構，完成適當鋰的補充，同時達到摻雜陰離子提高容量的目的。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鎳鈷錳三元正極材料及其制備方法和應用。

背景技術

三元正極材料綜合了LiCoO₂、LiNiO₂和LiMnO₂三種材料的優點，是目前最具發展潛力的正極材料之一，尤其是高鎳三元材料已成為未來高能量密度動力電池的應用方向。近年來，三元正極材料逐漸向高比容量、高壓實、高電壓、低成本方向發展，但三元材料的表面殘堿問題一直是影響其實際應用的一個較為突出的問題，主要原因是表面殘堿(LiOH和Li₂CO₃)極易與電解液發生反應產生氣體，導致電池鼓脹變形，產生安全隱患。尤其是當前的生產工藝，一般都是通過提高鋰配比來彌補高溫燒結造成的鋰揮發損失，這使得材料表面殘堿問題更加突出。

目前，可用于產業化的降低三元材料表面殘堿的方法，主要是通過提高燒結溫度和溶劑洗滌的方式進行。提高燒結溫度可以明顯降低表面殘堿，但這種方法使得材料一次顆粒偏大，硬度增大，后處理過程容易造成細粉量增多，難以獲得高品質的材料，同時燒結溫度的提高使得鋰鎳混排的程度加劇，造成產品容量下降。以(溶劑)洗滌的方式也可有效降低表面殘堿，所采用的溶劑通常有：乙醇、去離子水、有機弱酸、非水有機溶劑、硼酸、檸檬酸等。但不管是淋洗、漿化洗滌、壓濾洗滌，均增加了產業化操作的難度，而且是以犧牲材料的一致性和部分性能作為代價。

此外，常規三元材料燒結，溫度高，硬度大，后處理需提高粉碎強度，才可以控制合適的產品粒度分布，這樣不僅對顆粒形貌造成一定的破壞，而且更加容易產生細粉，因此，在保證材料性能的基礎上，適當降低燒結溫度對材料的粒度分布、表面形貌及綜合性能的提高都具有重要的作用。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，旨在解決背景技術中提出的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種鎳鈷錳三元正極材料的制備方法，其包括以下步驟：

將鎳鈷錳三元前驅體S1和鋰源A按照缺鋰摩爾比例進行混合后，再添加復合助熔劑B進行混合，得到第一混合料；

將第一混合料進行一次煅燒，并經自然冷卻后，再經破碎過篩，得到摻雜缺鋰型鎳鈷錳三元前驅體S2；

將摻雜缺鋰型鎳鈷錳三元前驅體S2和補鋰化合物C按照補鋰摩爾比例進行混合，得到第二混合料；

將第二混合料進行二次煅燒，并經自然冷卻后，再經破碎過篩，得到所述鎳鈷錳三元正極材料。

作為本發明實施例的一個優選方案，所述鎳鈷錳三元前驅體S1為NCM523前驅體材料，其分子式為：Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂。

作為本發明實施例的另一個優選方案，所述鋰源A為電池級碳酸鋰；所述補鋰化合物C為氟化鋰、溴化鋰、碘化鋰中的一種。