[发明专利]一种锂电池用高镍三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池用高镍三元正极材料及其制备方法，该方法将镍源、钴源和锰源分别进行球磨细化处理，并放入高速混料机中进行充分混合均匀，得到第一前驱体混合物；在第一前驱体混合物中加入常规锂源充分混合，再移至球磨罐中进行球磨活化处理，得到第二前驱体混合物；在第二前驱体混合物中加入氧化性锂源，进行球磨混合均匀，将混合物在氧气氛围下，分段烧结，得高镍三元正极材料（LiNi_xCo_yMn_zO₂）。本发明中引入了前驱体制备与球磨活化手段，有效降低生产成本，且材料的球形度和形貌均一性更好；同时，引入了氧化性锂源，在氧气气氛下，分段烧结制度，大大降低材料Li⁺/Ni²⁺混排程度，有效抑制了阳离子混排效应，进而一定程度上提升了材料的各项性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂电池用高镍三元正极材料及其制备方法。

背景技术

传统技术方案制备锂电池用三元正极材料一般采取湿法前驱体(共沉淀法)工艺和固相烧结工艺，所涉及的湿法前驱体工艺存在废液和成本高的问题，固相烧结工艺存在温度高和时间长，所得材料球形均一性差、阳离子Li⁺/Ni²⁺混排程度大的问题。

现有相近技术方案中采用球磨手段进行前驱体和锂源混合，仅仅混合，未充分活化物料，旨在降低后续固相反应所需的温度和时间，并且未引入特定物质来改善材料性能和降低工艺成本，所得材料存在形貌均一性差、阳离子Li⁺/Ni²⁺混排严重和工艺成本高问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种锂电池用高镍三元正极材料及其制备方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种锂电池用高镍三元正极材料制备方法，包括以下步骤：

步骤1)将镍源、钴源和锰源分别进行球磨细化处理，球磨处理条件：转速50-800rpm，时间0.5-8h，并放入高速混料机中进行充分混合均匀，混料条件：100-30000rpm，时间0.5-60min，得到第一前驱体混合物；

步骤2)在第一前驱体混合物中加入常规锂源，先通过高速混料机充分混合，混料条件：100-30000rpm，时间0.5-60min，再移至球磨罐中进行球磨活化处理，球磨处理条件：转速50-600rpm，时间1-12h，得到第二前驱体混合物；

步骤3)在第二前驱体混合物中加入氧化性锂源，进行球磨混合均匀，球磨处理条件：转速50-200rpm，时间1-5h，将混合物在氧气氛围下，分段烧结，得高镍三元正极材料LiNi_xCo_yMn_zO₂。

进一步的，所述步骤1)中镍、钴、锰的含量为：0.8≤x＜1.0、0＜y＜0.2、0＜z＜0.2；x+y+z＝1。

进一步的，所述步骤2)中常规锂源与第一前驱体混合物摩尔比为1.0-1.15：1。

进一步的，所述步骤3)中氧化性锂源与第二前驱体混合物摩尔比为0.01-0.15：1。

进一步的，所述步骤3)中分段烧结，低温段，烧结温度为100-200℃，恒温时间0.5-5h；中温段：烧结温度为350-680℃，恒温时间1-8h；高温段：烧结温度700-800℃，恒温时间2-15h，烧结温度升温速率2-5℃/min。

进一步的，所述镍源为氢氧化镍、氧化镍、三氧化二镍、羟基氧化镍、硫酸镍、氯化镍和六水合二氯化镍中的一种或多种；所述钴源为氢氧化钴、三氧化二钴、硫酸钴、氯化钴、氧化钴和四氧化三钴中的一种或多种；所述锰源为氧化锰、二氧化锰、氯化锰、氢氧化锰和硫酸锰中的一种或多种。