[发明专利]一种粒度均匀的锂电池正极材料NCM811的制备方法

说明书

本发明公开了一种粒度均匀的锂电池正极材料NCM811的制备方法，该法利用间苯二酚、甲醛与金属乙酸盐在水热反应条件下形成凝胶；然后，冷冻干燥。实现金属离子均匀混合，从而合成结晶度高、I(003)/I(104)比值在1.55‑1.76之间、粒度大小均匀分布在500‑900 nm之间的锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂。其制备方法包括以下步骤：1）前驱体的制备；2）正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的制备。本发明的优点为：采用凝胶化和煅烧的两步法，获得的正极材料的阳离子混排程度低；与高温固相法和共沉淀法相比，降低了煅烧条件，减少了杂相生成，降低了对合成气氛等苛刻条件和步骤，有效降低了能耗和成本，工艺简单，成本低廉，且电化学性能、循环稳定性、比容量性能优异，具有工业应用前景。

技术领域

本发明属于电池技术领域，为一种粒度均匀的锂电池正极材料NCM811的制备方法。

背景技术

随着全球能源和资源的日益短缺，开发新能源材料成为当今世界的一大热点，锂离子电池具有比容量高、循环寿命长、体积小和环境污染少等优点备受新能源领域的青睐。在锂离子电池中，正极材料是影响电池成本与性能的一个重要因素，为此，研究新 型的正极材料成为当前的研究热点。

目前应用最广范的锂离子电池正极材料主要包括LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄等。LiCoO₂具有高的工作电压、良好的循环性能、优异的可逆性、制备工艺简单等优点，成为商品锂电池正极材料应用最多的材料；但是，其环境污染大、抗过充能力弱、热稳定性差、制备成本高。LiNiO₂的理论容量可以达到276 mAh g^-1，大大高于LiCoO₂；但是其制备的工艺条件更复杂、且热稳定性差。LiMnO₂的理论容量可以达到285 mAh g^-1，具有良好的安全性能、价格廉价等优点；但其循环性能差。LiMn₂O₄虽制备工艺简单、成本较低；但容量小，在高温下的容量衰减比较严重。新型层状LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂材料，尤其是LiNi _0.8Co_0.1Mn_0.1O₂具有容量高、循环性能优良及价格便宜等优点。

由于正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的阳离子混排程度较高，从而导致循环性能下降。而阳离子混排程度的大小在XRD图谱中表现为I(003)和I(104)的比值，即I(003)/I(104)。I(003)/I(104)比值越大，表明正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的混排程度越低，电化学性能越好；I(003)/I(104)比值越小，表明正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的混排程度越高，电化学性能越差。通常认为I(003)/I(104) > 1.2时，正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂具有较低的混排程度，即其具有较好的电化学性能。此外，材料粒度大小分布不均匀也容易导致电化学性能下降。因此，开发结晶度高、阳离子混排程度较低、材料粒度大小分布均匀的正极材料的制备方法尤为重要。