[發明專利]一種低成本鋰電三元正極材料制備方法

有效

• 申請號: 202111591614.8
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114369862B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 張力;劉亞飛;李博;陳彥彬
• 申請（專利權）人: 北京當升材料科技股份有限公司
• 主分類號: C30B1/10
• 分類號: C30B1/10;C30B29/22;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/052
• 代理公司: 北京正和明知識產權代理事務所(普通合伙) 11845
• 代理人: 劉陽陽

本發明公開了一種低成本鋰電三元正極材料制備方法，屬于鋰電正極材料制備領域。該方法為將鋰電正極材料各工序產生的細粉，分別單獨匯總進行收集、破碎，隨后測試各類細粉的殘堿含量，配置各類所述細粉的混合料，使其加權碳酸鋰含量介于0.5％?1.5％之間，最后將混合料燒結、破碎，進一步制成鋰電正極材料。該方法通過對不同工序中的破碎料進行預處理和合理配混，生產過程不必進行補鋰，合理節約和利用資源，降低了鋰電正極材料的生產成本。

技術領域

本發明涉及鋰電正極材料制備領域，尤其涉及一種低成本鋰電三元正極材料制備方法。

背景技術

近年來，鋰離子電池在3C領域、動力領域等有了長足發展，其產能也不斷擴大。隨著全球鋰電產能迅速增加，鋰電正極材料的主要原材料鎳、鈷、錳、鋰等日漸短缺，鋰離子電池的發展最終可能遭受沖擊。

然而，在鋰電正極材料生產過程中，尤其是鎳鈷錳酸鋰和鈷酸鋰等生產過程中，一次破碎和二次破碎等工序中會產出大量未被利用的細粉，其中蘊含大量過渡金屬和鋰元素，因此，采取環保可行的方法對其回收利用迫在眉睫。

現有的回收利用方法中，補鋰是通用的方法，但還是會增加鋰資源的用量，而且效率較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低成本鋰電三元正極材料制備方法，通過對不同工序中的破碎料進行預處理和合理配混，生產過程不必進行補鋰，合理節約和利用資源，降低了鋰電三元正極材料的生產成本。

為實現以上目的，本發明采用以下具體技術方案：

一種低成本鋰電三元正極材料制備方法，包括如下步驟：

S1：將鋰電正極材料各工序產生的細粉，如鎳鈷錳酸鋰一次破碎細粉、二次破碎細粉、鈷酸鋰一次破碎細粉，鈷酸鋰二次破碎細粉等，分別單獨匯總進行收集。

優選地，所述收集各工序產生的細粉的D90為10-100微米；進一步優選為12-25微米。

S2：將S1中各類所述細粉分別進行破碎，破碎后的細粉D90優選為2-10微米；更優選為3-8微米。

破碎的目的是為了將顆粒更好的分散，增加斷面，讓殘堿更多的暴露出來，殘堿含量測試更準確；同時顆粒尺寸的減小也可以讓后續反應路徑更短，耗能更少。但是發明人同時發現，若顆粒尺寸過小，則會影響鋰離子的傳輸速率，不利于正極材料性能的提升，因此，本發明綜合這兩個因素，限定合理的S1中收集各工序產生的細粉的D90尺寸以及S2中破碎后細粉的D90尺寸；兼具提高殘堿測量準確性及利用率，同時保證了正極材料的性能。

優選地，所述步驟S2中，將S1中各類所述細粉先進行低溫處理，然后再進行破碎。

更優選地，所述低溫處理為將S1中各類所述細粉置于-40℃以下靜置30-120min以上。經此低溫條件處理后，可以將細粉顆粒脆裂性能增加到合適的范圍，有利于后續破碎，更好的促進了后續顆粒斷面的增加。

優選地，所述破碎為氣流磨破碎。

S3：測試S2中所述破碎后的細粉的殘堿含量。

優選地，采用滴定法或改進的滴定法測試殘堿，包括碳酸鋰含量、氫氧化鋰含量等。

S4：根據S3中測得的殘堿含量配置各類所述細粉的混合料，使其加權碳酸鋰含量介于0.5％-1.5％之間，優選為1.0％-1.5％之間。

比如按照細粉1重量M1×細粉1碳酸鋰含量W1+細粉2重量M2×細粉2碳酸鋰含量W2+…+細粉n重量Mn×細粉n碳酸鋰含量Wn的總和除以細粉M1到Mn的總和，使得加權碳酸鋰含量介于0.5％-1.5％的水平(即(M1×W1+M2×W2+…+Mn×Wn)/(M1+M2+…+Mn)＝0.5％-1.5％)，按照對應細粉重量批號等信息進行加權配料。