[发明专利]一种锂电池改性正极材料的制备方法

说明书

本发明公开一种锂电池改性正极材料的制备方法，以可溶性镍、钴、锰盐为原料，采用共沉淀反应工艺，全程自动化控制制备锂电池正极材料，包括原料机械活化处理、共沉淀反应制镍钴锰粗前驱体、制预处理前驱、制锂盐和预处理前驱体微细颗粒混合物、制粗锂电池正极材料、制锂电池改性正极材料产品，本发明通过多次的机械球磨活化处理对制备的镍钴锰酸锂型锂电池正极材料的性能有较好的改良与提高，大大改善的该锂电池正极材料的性能，使其容量性和循环性能更优异。

技术领域：

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，特别是一种锂电池改性正极材料的制备方法。

背景技术：

锂离子电池作为一种新型绿色的电池，其广泛应用无线通信，交通运输，航空航天等各个方面，锂离子电池主要由正极材料如嵌锂的过渡金属氧化物、负极材料如高度石墨化的碳、隔膜如聚烯烃微孔膜和电解质材料等组成。而锂离子正极材料是制约锂离子电池各方面性能的至关重要的因素。锂离子电池正极材料作为锂离子电池中的关键材料之一，它的性能好坏直接会影响整个锂离子电池性能的发挥。因此，要解决锂离子电池使用中出现的问题或者要提高锂离子电池性能时，研究人员主要是会关注锂离子电池正负极材料的性能和特点。目前市场上锂离子正极材料较多，主要有钴酸锂，锰酸锂和磷酸铁锂。而作为三元正极材料的镍钴锰酸锂以其优异的性能，及质优价廉等在各种锂电池的正极材料中脱颖而出，得到广泛应用。

近几年来，新型的锂离子复合正极材料发展迅速，尤其是镍钴锰锂正极材料，其成为国内外专家学者研究的热点。与商业化的LiCoO2相比，镍钴锰锂正极材料具有成本低廉的优势；与LiNiO2相比，镍钴锰锂正极材料更易合成，并且循环性能和热稳定性相对较好；相对尖晶石LiMn2O4来说，镍钴锰锂正极材料在充放电过程中结构更稳定，不会发生JahnTeller效应，且Mn离子稳定，不会发生Mn离子在电解液中的溶解；与LiFePO4相比，镍钴锰锂正极材料振实密度大，电位平台高。因此，该种电池材料得到广泛使用和推广。

中国专利公告号为CN103296270A公开的一种锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂及制备方法，其将硫酸盐中的镍、钴、锰按摩尔配为1:1：1配制成混合水溶液，然后和氢氧化钠及氨水在反应装置中进行反应，同时注入氮气和水肼，经陈化，过滤，水洗，烘干制得氢氧化镍钴锰产物与碳酸锂混合烧结制得球形镍钴锰酸锂。

但上述方法存在加入化合物较多，反应工艺步骤过长，同时反应过程不能自动化控制。人工操作劳动强度大，且反应制备的镍钴锰酸锂正极电池性能仍存在不足，主要表现在放电稳定性方面和循环性能方面均存在一定的不足。如何制备出质量可靠，三元正极材料的镍钴锰酸锂的性能优异即差异化的镍钴锰酸锂材料，制备工艺全程自动控制，且制备出的镍钴锰酸锂产品性能稳定，循环性能优良。

另一方面，采用现有制备镍钴锰酸锂的方法，制成的锂电池的比能量不高，同时其制备出的锂电池的比容量也较低，电导率倍率性能也不高。不能有效发挥该种锂电池正极材料的优良性能。而烧制过程是一个氧化气氛下的化学反应过程，烧制过程中如何控制好氧气浓度即氧气氛围，使反应能够充分地进行，是制备高品质改性锂电池材料的关键因素之一。

同时，镍钴锰酸锂型锂电池正极材料在制备过程中，由于各原料中的粒度直径不一，存在一定的差异，因而各反应物在反应过程中，不能更充分接触，各材料粒料混合不均匀，给反应后制备的产物造成一定的性能差异，影响了锂电池正极材料的电池性能，在生产制备过程中，通过多次的机械球磨活化处理对制备的镍钴锰酸锂型锂电池正极材料的性能有较好的改良与提高，大大改善的该锂电池正极材料的性能。使其容量性和循环性能更优异。

发明内容：

本发明就是要提供一种锂电池改性正极材料的制备方法，以可溶性镍、钴、锰硫酸盐为原料，采用共沉淀反应制得氢氧化镍钴锰前驱体，经与锂盐混合后,通过优化生产工艺，对各步制备的产物如镍钴锰前驱体进行机械化活化球磨处理，并对制备的镍钴锰酸锂进行改性，制备得到高质量的其容量性和循环性能更优异的锂电池改性正极材料产品。