[發(fā)明專利]一種復(fù)合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110178358.3
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN113036098B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚淦
• 申請（專利權(quán)）人: 橫店集團(tuán)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(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;薄盈盈

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法及應(yīng)用，包括以下步驟：（1）將鎳、鈷、錳熔融，噴霧造粒；（2）高溫氧化；（3）加入氨水，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(yīng)；（4）與氫氧化鋰混合均勻，在氧氣氣氛中，高溫?zé)Y(jié)；（5）混合均勻，得復(fù)合高鎳三元正極材料；（6）和磷酸鐵鋰摻混，球磨處理，即得復(fù)合高鎳三元摻混磷鐵正極材料。本發(fā)明在復(fù)合高鎳三元正極材料中摻混了磷酸鐵鋰，所得正極材料具有良好的層狀結(jié)構(gòu)、高比容量，從而改善材料的電性能，并提高了材料的安全性、可靠性和放電平臺，使得晶體結(jié)構(gòu)能經(jīng)受住鋰離子的快速脫嵌。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著國家對補(bǔ)貼政策的日益嚴(yán)格化，高標(biāo)準(zhǔn)化，三元和磷酸鐵鋰作為兩者的代表，因為其各自優(yōu)缺點成為材料廠家的熱點。在三元材料中，Ni和Co是主要的活性材料，Ni占比不斷提升會提高材料的比容量，滿足電池能量密度不斷提高的要求，因此高鎳三元正極材料成為補(bǔ)貼政策前提下發(fā)展的大趨勢。

由于高鎳材料的不穩(wěn)定性，其安全性能也是其無法逾越的問題。三元系正極材料的生產(chǎn)，廣泛采用共沉淀技術(shù)，先制備出組分均勻的具有球形形貌的(Ni,Co,Mn)(OH)₂氫氧化物前軀體，再與鋰鹽混合后經(jīng)高溫固相反應(yīng)制備出Li(NiCoMn)O₂正極材料。但是在制備鎳鈷錳（鎳鈷鋁）三元尤其是高鎳三元前驅(qū)體時，由共沉淀法制備的氫氧化物前驅(qū)體活性不高，一般需要以活性較高但腐蝕性較強(qiáng)的一水氫氧化鋰為鋰源才能合成出良好的高鎳三元層狀正極材料，而日益復(fù)雜的環(huán)保要求加重了此生產(chǎn)工藝的難度。以及因為其制備材料的特性導(dǎo)致后期加工正極材料的工藝要求和技術(shù)要求非常高，導(dǎo)致目前能量產(chǎn)的企業(yè)很少，加工成本居高不下。

中國專利文獻(xiàn)上公開了“一種提高鋰離子電池電極材料性能的方法”，其申請?zhí)枮?00710076853.3，該發(fā)明采用粉碎和融合處理的方法，改變電極材料的形貌，提高鋰離子電池電極材料振實密度及改善電極加工過程中的加工性能，同時提高材料的利用率，降低生產(chǎn)成本，操作簡便、生產(chǎn)效率高，滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求，適用于各種鋰離子電池正、負(fù)極材料的處理。但是，該發(fā)明將材料粉碎至混合粒度，其中粒度分布不可控。

中國專利文獻(xiàn)上公開了“一種電池正極材料”，其申請?zhí)枮?00510118988.2，該發(fā)明制備時先合成純的磷酸鐵鋰：將亞鐵鹽、磷酸鹽和鋰鹽，以醇為潤滑劑球磨，球磨后的混合物加熱，以惰性氣體為保護(hù)氣體。合成的磷酸鐵鋰與硼化鈣球磨，球磨后的混合物煅燒，通以惰性氣體為保護(hù)氣體，即制得目標(biāo)產(chǎn)物。但是，該發(fā)明為單純的磷酸鐵鋰正極材料，其材料的振實密度較低，導(dǎo)致其電化學(xué)性能也低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供了一種復(fù)合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法，該方法操作簡單，制備成本低，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

一種由上述制備方法得到的復(fù)合高鎳三元摻混磷鐵正極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種復(fù)合高鎳三元摻混磷鐵正極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將鎳、鈷、錳金屬混合均勻后于氮氣保護(hù)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；；該步驟直接在工藝的前端控制材料的粗細(xì)混合，精確的控制了材料的粒徑比，使得材料的性能實現(xiàn)可控化；（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；