[发明专利]镍钴锰三元正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极材料，具体涉及镍钴锰三元正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池已经在笔记本电脑和移动电话等电子产品中得到广泛的应用，并且被作为主流的能源储存设备应用在电动汽车上以应对当前的二氧化碳排放过量及能源供应减少。目前主要的研究集中在具有更优越安全性及高能量密度的正极材料上，而钴酸锂，作为最具代表性和商业化的正极材料由于其成本高，高毒性及较低的容量，如今很难适应当今电池的需求。许多研究者都将目光集中在层状LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(x+y＜1)正极材料，其具有较高的比容量和较低的成本。特别是，富镍层状LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(1-x-y＞0.5)正极材料，如LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂已经受到越来越多的关注。然而，富镍正极材料通常表现出快速的容量衰减，由于阳离子混排及循环过程中容易催化电解液分解产生气体。此外，在高电压时Ni⁴⁺容易地溶解到电解液中，这些都限制了富镍正极材料的进一步应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中镍钴锰三元正极材料由于阳离子混排及循环过程中容易催化电解液分解产生气体而造成正极材料的电容量较小、寿命较短，目的在于提供镍钴锰三元正极材料的制备方法，通过改进对添加剂和包覆剂的原料选择、经湿法混合掺杂、通适量氧气并采用二次焙烧工艺制备得镍钴锰三元正极材料，具有较高的电容量和首充次率的同时，有较高的循环使用寿命。

本发明通过下述技术方案实现：

镍钴锰三元正极材料的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤A，原料预处理：将锂源经200～400目过筛获得颗粒，控制粒度D50＝3～8μm备用；

步骤B，预掺杂处理：将所述步骤A获得的锂源颗粒、三元前躯体LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₃及添加剂依次进行液相混合、湿法球磨和干燥处理，获得混合粉料；

步骤C，一次烧结：将所述步骤B获得的混合粉料在500～850℃温度条件下焙烧5～15h；

步骤D，预包覆处理：将所述步骤C获得的一次烧料与包覆剂进行混合，经球磨处理获得混合物料；

步骤E，二次烧结：将所述步骤D获得的混合物料在750～950℃进行二次焙烧10～20h，获得镍钴锰三元正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂。

优选地，所述锂源为碳酸锂或者氢氧化锂。

优选地，锂源与三元前驱体的摩尔比1.02～1.20。

优选地，所述的添加剂为Mg(NO₃)₂、Al(NO₃)₃和NH₄F中的一种或多种混合物；且添加剂的加入量为理论产品质量的0.1％～10.0％。

优选地，所述步骤B中液相混合和球磨采用的介质为蒸馏水或无水乙醇，球磨时间为1～4h。

优选地，所述步骤C中，在焙烧过程中持续通入纯氧气，氧气流量为10～30L/min。

优选地，所述步骤D中，采用干法球磨1～4h，控制粒度D50＝9～14um。

优选地，所述包覆剂为Al₂O₃、Li₃PO₄、硅酸和异丙醇铝中的一种或多种混合物；其包覆剂的加入量为理论产品质量的0.1％～10.0％。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

现有技术中镍钴锰三元正极材料由于阳离子混排及循环过程中容易催化电解液分解产生气体而造成正极材料的电容量较小、寿命较短。本发明提供的镍钴锰三元正极材料的制备方法，通过改进对添加剂和包覆剂的原料选择、经湿法混合掺杂、通适量氧气并采用二次焙烧工艺制备得镍钴锰三元正极材料，具有较高的电容量和首充次率的同时，有较高的循环使用寿命。且制备工序简单，容易产业化且具有较高的容量，0.1C的容量＞190mAh/g。

附图说明