[发明专利]一种锂离子电池三元正极材料NCA的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于储能材料及电化学领域，涉及一种锂离子电池三元正极材料NCA的制备方法

背景技术

电动汽车EV 以及混合动力电动车HEV 的发展态势非常迅猛。其中作为车载动力的动力电池备受关注。锂离子电池因其具有高的能量密度、优异的循环寿命、无记忆效应、低的自放电率以及低污染等优点，已经成为动力电池的首选。在锂离子电池的发展过程中，正极材始终是关键性因素。近年来，三元正极材料NCA有可能被广泛用作锂离子电池的正极材料。NCA作为锂离子电池正极材料的主要优点是：放电平台较平稳，储锂容量高。其缺点主要是第一次循环容量损失大和材料的结构稳定性相对较差，热稳定性与安全性有待进一步提高，电极加工性能需要进一步改善。

随着制备工艺的成熟化，烧结设备的改进，以及新的包覆技术的开发，三元材料NCA有望成为电动汽车电池的主流正极材料。

发明内容

本发明要决解的技术问题是克服现有制备技术的缺点，以模板剂为载体，采用化学共成淀法制备NCA三元正极材料，与传统化学共成淀工艺相比，不需要严格控制反应过程，工艺操作更简单，对环境友好，所得材料元素分布均匀，产品质量更好，且更适合规模化工业化生产的正极材料NCA的制备方法。

本发明提供了一种三元正极材料NCA的快速简易制备方法，包括以下步骤：

步骤（１）：NCA前驱体的制备：制备镍盐、钴盐、铝盐溶液，将钴盐、铝盐溶液混合均匀，将球形模板剂添加到混合溶液中，再将镍盐添加到混合溶液中，最后将沉淀剂溶液与所述混合液一起并流加入反应釜中进行反应沉淀，充分反应后静置陈化，陈化处理后固体料经过洗涤以及真空干燥以后得到三元正极材料前躯体；

步骤（2）：NCA正极材料制备：将所得三元材料NCA前躯体同锂源充分混合，烧结，烧结后的材料经破碎后得到所需的三元正极材料NCA。

其中，沉淀剂采用氢氧化钠，所用氢氧化钠的摩尔量是的混合溶液中金属离子摩尔量的1-3倍。

所述步骤（１）中，所述镍盐、钴盐与铝盐溶液摩尔比为8：1.3-1.6: 0.7-0.4。

优选的，所述步骤（１）中，所述 镍盐采用硫酸镍，氯化镍，硝酸镍，碳酸镍，草酸镍一种或几种；钴盐采用硫酸钴、氯化钴，硝酸钴，草酸钴，碳酸钴的一种或几种，铝盐采用硫酸铝、氯化铝，硝酸铝、偏铝酸钠的一种或几种。

优选的，所述步骤（１）中混合盐溶液中金属离子的摩尔浓度为0.5-2M/L。

优选的，所述步骤（１）中所添加模版剂是球形活性炭或者高比表面吸附树脂，其中活性炭和高比表面吸附树脂的比表面积大于1000m²/g,模版剂添加到混合盐溶液中后充分搅拌2-8小时。

优选的，所述步骤（１）中通过模版剂共沉淀工艺制备三元正极材料NCA前躯体，添加的模板剂质量分数是所制备前驱体质量分数的0.15-10%。

优选的，所述步骤（2）中的锂源采用碳酸锂，氢氧化锂，硝酸锂，草酸锂，醋酸锂的一种或者几种。

优选的，所述步骤（2）中所用前驱体与锂源的配比按摩尔比计算，配比为1：1-1.1。

优选的，步骤（2）中烧结的气氛采用氧气，烧结温度为700-850℃，烧结时间为10-20小时，烧结后自然冷却，经过粉碎，分级得到最终产品。

本发明采用模版法制备三元材料前驱体，与传统工艺相比元素分布更均匀，工艺时间短，工艺更好控制，操作更简单，对环境友好，对设备要求低，原材料浪费少，产品品质好等优点。

附图说明

图1是制备NCA前驱所用球形活性炭。

图2是按照实施例制备的NCA前驱体的形貌图。

图3是按照实施例制备的NCA的形貌图。

图4是按照实施例制备的NCA的XRD图。

图5是按照实施例制备的NCA的充放电性能图。

图6是按照实施例制备的NCA的循环性能图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：

实施例1