[發(fā)明專利]一種富鋰錳基材料的制備方法

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• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113120972A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬巖華;趙春波;王劍鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽博石高科新材料股份有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
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本發(fā)明涉及化學(xué)電源領(lǐng)域，具體是一種富鋰錳基材料的制備方法，包括以下步驟：S1.按重量份對原料進(jìn)行配比；S2.將配比完成后的原料置入密閉的犁刀式混合機(jī)中進(jìn)行混合；S3.將混合均勻的原料用對輥機(jī)進(jìn)行連續(xù)輥壓；S4.將輥壓后的原料裝缽進(jìn)行燒結(jié)后得到成品。本發(fā)明方法在混合過程中物料不產(chǎn)生團(tuán)聚體從而導(dǎo)致混合不均勻，也不產(chǎn)生水分從而導(dǎo)致粘結(jié)不勻，可以達(dá)到與試驗室小量試驗時的混合效果，提高了物料的松裝密度，單位匣缽的裝缽量，產(chǎn)能提高了20%，單位能耗降低了25%，燒結(jié)后物料的性能沒有受到影響，本方法生產(chǎn)的富鋰錳基正極材料，其在4.3V電壓下的充放電容量顯著高于傳統(tǒng)混合方法，首次庫侖效率高，循環(huán)性能優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)電源領(lǐng)域，具體是一種富鋰錳基材料的制備方法。

背景技術(shù)

富鋰錳基正極材料（Li_1.153Mn_0.5Ni_0.34Co_0.007O₂）作為應(yīng)用于鋰離子電池的一種正極材料，近年來，因為極高的能量密度，較好的其安全性、環(huán)境友好等性能，在鋰離子電池領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和研究。

中國專利號CN108493446A一種鋰離子電池富鋰錳基正極材料的制備方法，屬于化工電極材料制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。該方法是：按摩爾比將一定量的鋰鹽、錳鹽、鎳鹽及鈷鹽溶解在去離子水中，攪拌，溶解，得到混合溶液，將聚氨酯海綿浸沒至上述混合溶液中，使聚氨酯海綿充分吸收混合溶液，將吸附混合溶液后的聚氨酯海綿轉(zhuǎn)移至真空冷凍干燥箱中進(jìn)行冷凍干燥，冷凍干燥4-16小時，干燥后的樣品置于馬弗爐中在350-550°C下預(yù)燒結(jié)3-8h，自然冷卻至室溫，研磨均勻；將研磨均勻后的樣品置于馬弗爐中在650-1200°C下保溫5-16小時，自然冷卻至室溫，研磨均勻得到Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2正極材料。

富鋰錳基正極材料在目前工業(yè)化生產(chǎn)的推廣應(yīng)用中，從材料制造和實際電池應(yīng)用中尚存在諸多問題。如在富鋰錳基材料制造過程中，因前驅(qū)缽與碳酸鋰混料工況和狀態(tài)干擾，混合過程會因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一定水分，容易導(dǎo)致混合物料的分散程度不足，最終導(dǎo)致燒結(jié)后材料性能劣化。

通常解決此問題的方法為采用高速混料機(jī)混合，使用設(shè)備底部密封氣與頂部透氣帽，使在混合時產(chǎn)生的氣體能隨時排出。但此方法效果不佳，因為高速混合時會產(chǎn)能較多熱量，為保證設(shè)備狀態(tài)，需要用冷卻水對設(shè)備進(jìn)行降溫，這在一定程度上增加了產(chǎn)生冷凝水的機(jī)率。加速反應(yīng)和生成水分，并不能真正解決問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種富鋰錳基材料的制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的高速混合時會產(chǎn)能較多熱量，為保證設(shè)備狀態(tài)，需要用冷卻水對設(shè)備進(jìn)行降溫，這在一定程度上增加了產(chǎn)生冷凝水的機(jī)率。加速反應(yīng)和生成水分，并不能真正解決問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種富鋰錳基材料的制備方法，包括以下步驟：

S1.按重量份對原料進(jìn)行配比；

S2.將配比完成后的原料置入密閉的犁刀式混合機(jī)中進(jìn)行混合；

S3.將混合均勻的原料用對輥機(jī)進(jìn)行連續(xù)輥壓；

S4.將輥壓后的原料裝缽進(jìn)行燒結(jié)后得到成品。

進(jìn)一步地，所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11.原料為富鋰錳前驅(qū)體、鋰源和摻雜元素化合物；

S12.富鋰錳前驅(qū)體、鋰源和摻雜元素化合物按重量份配比，其中重量比為1000：555：10-30。

進(jìn)一步地，所述步驟S2具體包括以下步驟：

S21.將配比完成后的原料置入密閉的犁刀式混合機(jī)中；

S22.對犁刀式混合機(jī)進(jìn)行抽負(fù)壓后，開啟犁刀式混合機(jī)；

S23.犁刀式混合機(jī)對原料混合的轉(zhuǎn)速為1450-1900r/min，混合時間為30-60min。

進(jìn)一步地，所述步驟S3具體包括以下步驟：