[發明專利]制備高鎳正極材料的混料工藝及其應用

有效

• 申請號: 202110330244.6
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113178565B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 許帥軍;李長東;阮丁山;劉偉健;李鳳光;張偉佳
• 申請（專利權）人: 廣東邦普循環科技有限公司;湖南邦普循環科技有限公司;湖南邦普汽車循環有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;B01F23/50
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 左恒峰

本發明公開了一種制備高鎳正極材料的混料工藝及其應用，該混料工藝是將前驅體和鋰源加入混料設備進行混料，得到混合料，待混合料混合均勻后，混料設備繼續保持運轉狀態下，將液體噴霧到混合料中，待液體噴霧完成后出料，將所得混合料裝入匣缽中進行燒結，液體為純水、乙醇、氮甲基吡咯烷酮、添加劑溶液或添加劑分散液中的一種或多種。本發明的噴霧混料工藝，能使得混合料混合更均勻，而且因為適量霧狀液滴的存在，使得鋰源表面遇水微溶，能吸附前驅體，從而提高混合料的松裝密度，進而將燒結過程的裝缽量提高5?40％，產能提升10?30％。

技術領域

本發明屬于新能源鋰離子電池正極材料制備工藝，具體涉及一種制備高鎳正極材料的混料工藝及其應用。

背景技術

高鎳三元材料(Ni含量≥50％)是當今最受市場歡迎的鋰離子正極材料之一，如何從激烈的市場中脫穎而出，降本提效是關鍵。目前常規的高鎳三元材料工藝是先經過一次混料，一次燒結，再通過水洗過程去掉一次燒結品表面的殘余鋰，接著進行二次混料、二次包覆燒結得最終成品料，而其中限制工藝產能的關鍵在于一次燒結的進料量，常見的手段是在材料性能能接受的基礎上增加裝缽量，或者換用松裝密度更大的鋰源(如Li₂O，LiOH等)。

目前，高鎳三元材料一次混料過程多采用LiOH·H₂O或Li₂CO₃作為鋰源，但這兩種鋰源松裝密度都在0.4g/cm³左右，而前驅體的松裝密度一般都在1.4g/cm³左右，當兩者混合后因鋰源的存在導致一混料的松裝密度也會很小，使得一次燒結過程固定體積的裝料匣缽(長寬高為330*330*100mm)實際裝料量會受到限制。相關技術提到一種三元材料混料預處理的方法，該方法的目的是在一次混料前先通過紅外干燥使單水氫氧化鋰先脫掉結晶水，從而減輕鋰源的重量，提高一次燒結過程裝缽量以此提升產能，但是該方法需要額外新增干燥設備。還有相關技術記載了一種在正極材料基體上噴霧包覆添加劑的方法，并通過控制噴霧溶液的量來調控包覆量，該噴霧工藝的目的是用來調整包覆均勻度改善材料性能，且用于二次混料過程，并不能有效提高產能。相關技術還記載了一種噴霧處理類單晶前驅體以提高高鎳單晶容量的方法，該方法先利用噴霧的方法添加劑噴到前驅體中，然后經400-800℃高溫燒結，再研磨粉碎，最后再與鋰源混合，再高溫燒結最后得成品，可知該方案主要是提升材料性能，且與常規工藝相比要多一道混料工藝、多一道粉碎工藝和多一道燒結工藝，成本會較高。

發明內容

本發明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種制備高鎳正極材料的混料工藝及其應用，該混料工藝能夠增加高鎳正極材料混料松裝密度，提升一燒過程的裝缽量，從而在原工藝的基礎上提升產能。

根據本發明的一個方面，提出了一種制備高鎳正極材料的混料工藝，包括如下步驟：

S1：將前驅體和鋰源加入混料設備進行混料，得到混合料；

S2：待所述混合料混合均勻后，混料設備繼續保持運轉狀態下，將液體噴霧到混合料中；

S3：待所述液體噴霧完成后出料，將所得混合料裝入匣缽中進行燒結，即得；

所述液體為純水、乙醇、氮甲基吡咯烷酮、添加劑溶液或添加劑分散液中的一種或多種。

在本發明的一些實施方式中，步驟S1中，還加入添加劑與前驅體和鋰源一起混料。

在本發明的一些實施方式中，所述高鎳正極材料中Ni元素的摩爾含量占過渡金屬總摩爾量的50％以上；所述高鎳正極材料為鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰或鎳鈷錳鋁酸鋰。

在本發明的一些實施方式中，所述鋰源為LiOH·H₂O、LiOH、CH₃COOLi、Li₂O或Li₂CO₃中的一種或多種。