[發明專利]一種復合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110178358.3
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN113036098B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 姚淦
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;薄盈盈

1.一種復合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將鎳、鈷、錳金屬混合均勻后于氮氣保護條件下熔融，噴霧造粒，得第一粒級鎳鈷錳合金粉和第二粒級鎳鈷錳合金粉，所述第一粒級鎳鈷錳合金粉的粒級小于第二粒級鎳鈷錳合金粉；

（2）分別將第一粒級鎳鈷錳合金粉和第二粒級鎳鈷錳合金粉高溫氧化處理，得第一粒級鎳鈷錳合金氧化物和第二粒級鎳鈷錳合金氧化物；

（3）分別在第一粒級鎳鈷錳合金氧化物和第二粒級鎳鈷錳合金氧化物中加入氨水，然后在氬氣氣氛中同時加入鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的混合液及氨水和堿水的混合液，加熱反應，過濾，洗滌后，得第一粒級鎳鈷錳合金氧化物/氫氧化物和第二粒級鎳鈷錳合金氧化物/氫氧化物；

（4）分別將第一粒級鎳鈷錳合金氧化物/氫氧化物和第二粒級鎳鈷錳合金氧化物/氫氧化物與氫氧化鋰混合均勻，在氧氣氣氛中，高溫燒結，得第一粒級復合高鎳三元正極材料和第二粒級復合高鎳三元正極材料；

（5）將第一粒級復合高鎳三元正極材料和第二粒級復合高鎳三元正極材料混合均勻，得復合高鎳三元正極材料；

（6）將復合高鎳三元正極材料和磷酸鐵鋰摻混，球磨處理，即得復合高鎳三元摻混磷鐵正極材料；

步驟（3）中，所述氨水的濃度為2~5mol/L；所述鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的混合液中鎳離子、鈷離子和錳離子的摩爾比為x₂：y₂：z₂，其中0＜x₂≤1，0＜y₂≤1，0x₂+y₂≤1，并且x₂+y₂+z₂=1；總金屬濃度為0.2~3mol/L；所述氨水和堿水的混合液中，氨水濃度為1~5mol/L，堿水濃度為1~3mol/L；其中，所述第一粒級鎳鈷錳合金氧化物中所加入的氨水和堿水的混合物的氨堿摩爾比為0.37；所述第二粒級鎳鈷錳合金氧化物中所加入的氨水和堿水的混合物的氨堿摩爾比為0.65；加熱反應的溫度為50~60℃，時間為3~5h；

步驟（4）中，所述第一粒級復合高鎳三元正極材料的粒徑為3~5μm，振實密度為2.46g/cm³，壓實密度為3.45 g/cm³；所述第二粒級復合高鎳三元正極材料的粒徑為15~23μm，振實密度為2.89g/cm³，壓實密度為3.63 g/cm³；

步驟（6）中制得的復合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的粒徑為4~25μm。

2.根據權利要求1所述的一種復合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，高溫燒結的溫度為600～1050℃，時間為3~15h。

3.根據權利要求1所述的一種復合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（5）中，所述第一粒級復合高鎳三元正極材料和第二粒級復合高鎳三元正極材料的混合質量比為（1~10）：10。

4.根據權利要求1所述的一種復合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述鎳、鈷、錳的摩爾比為x₁：y₁：z₁，其中0＜x₁＜1，0＜y₁≤1，0x₁+y₁≤1，并且x₁+y₁+z₁=1。

5.根據權利要求1所述的一種復合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，高溫氧化處理的溫度為400～1000℃，時間為0.5～10h。

6.根據權利要求1所述的一種復合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，所述第一粒級鎳鈷錳合金氧化物/氫氧化物或第二粒級鎳鈷錳合金氧化物/氫氧化物與氫氧化鋰的混合摩爾比為（1~1.05）：1。