[发明专利]一种高镍锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高镍锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂电池作为新一代的绿色环保电源，其具有高的能量密度、高的放电平台等优点，广泛用于手机、相机、笔记本电脑、电动工具、矿灯、电动自行车和电动汽车等产品。随着电子产品的快速发展对锂离子电池的能量和功率要求越来越高，而锂电池的正极材料是锂电池的重要组成部分，是锂电池性能的主要影响因数，现在商业化的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和磷酸铁锂，对于3C电子产品钴酸锂占据较大的市场，但价格较高，能量密度提升空间有限，高镍Li_1+xNi_yM_1‐x‐yO₂正极材料由于价格低，克容量高，压实密度高，体积比容量高于钴酸锂，越来越得到人们的重视，具有广泛的应用前景，但高镍材料的缺点是pH值一般较高，对于环境的适应性较差，在制作过程和制成后均是富锂状态，其材料表面残留有较多的碱性物质，碱性物质在空气中比较容易吸潮，浆料容易成果冻状、极片容易脱落掉料。

合成高镍锂电池正极材料Li_1+xNi_yM_1‐x‐yO₂的方法主要包括：固相法、共沉淀法、包覆法、低热固相法、络合法、溶液‐凝胶法，共沉淀法工艺相对简单，材料容量高，但对环境有污染；固相法工艺简单，生产成本较低，且不产生废水，对环境无污染，制备过程易于控制和操作，有很好的工业化前景；其他方法工艺较复杂，产量小，成本高，不适合批量生产。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可降低高镍锂离子电池正极材料PH值的高镍锂离子电池正极材料的制备方法。该方法工艺简单，生产成本低，生产控制简便，易于大规模工业化生产。

本发明包括以下步骤：

(1)按照化学式Li_1+xNi_yM_1‐x‐yO₂的化学计量称取锂源化合物、镍源化合物和M源化合物，同时加入混料机中混合0.5～3h，其中0≤x＜0.2，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1，M为Co、Mn、Al、Mg、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Ga、Sr其中的一种或几种；

(2)将步骤(1)制得的混合物装入刚玉匣钵中，经过捣孔工艺，在600～950℃温度下进入电阻炉中烧结5～30h，按照5～30m³/h的流量在烧结的时候通入空气或氧气，然后冷却至室温后取出；

(3)将步骤(2)的产物粉碎、分级，与液态介质一起加入到中转槽中搅拌、洗涤；

(4)将步骤(3)洗涤后的浆料加入到压滤机中过滤，去除水分和杂质，得到固体浆料；

(5)将步骤(4)的产物微波烘干，粉碎、分级后得到产品。

上述的高镍锂离子电池正极材料的制备方法中，所述步骤(1)中锂源化合物为碳酸锂、硝酸锂、草酸锂、氢氧化锂中的一种或几种；所述的镍源化合物为氧化镍、氢氧化镍、碳酸镍中的一种或几种；所述的M源化合物为Co、Mn、Al、Mg、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Ga、Sr的氢氧化物、氧化物或盐中的一种或几种。

上述的高镍锂离子电池正极材料的制备方法中，所述步骤(1)中，混料机为高速混料机、斜式混料机或振动式混料机。

上述的高镍锂离子电池正极材料的制备方法中，所述步骤(3)中，液态介质为去离子水或弱酸性溶液。

上述的高镍锂离子电池正极材料的制备方法中，所述步骤(5)中在微波中进行干燥，微波管中前段温度60～120℃，中段100～150℃，后段70～140℃；输送带速度为0.5～3m/min。

本发明的技术效果是：本发明制备的高镍锂离子电池正极材料的粒度均匀，pH值和杂质含量明显降低，提高了材料克比容量和压实密度，材料循环性能稳定，一致性好。本发明方法简单，制备过程易于控制和操作，生产成本较低，有很好的工业化前景。

附图说明

图1为是本发明的工艺流程图。

图2为实施例1制备的高镍锂电池正极材料的X射线衍射图谱（XRD）。

图3为实施例1制备的高镍锂电池正极材料的0.2C充放电性能曲线图。

图4为实施例1制备的高镍锂电池正极材料的1C常温300次循环性能曲线图，图中横坐标为充放电次数，纵坐标为放电容量保持率。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图对本发明作进一步详细的描述。