[发明专利]一种单分散纳米片状高镍三元复合前驱体的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，且公开了一种单分散纳米片状高镍三元复合前驱体的制备方法，用共沉淀法，选择能沉淀出具有单分散条状形貌基础的草酸盐作沉淀剂，通过加入调节晶体生长的聚乙二醇(PEG)在沉淀过程中调节前驱体形貌，合成出单分散性良好的片状NCM811前驱体，NCM811正极材料的制备方法包括如下步骤：将NCM811正极材料前驱体与锂盐混合研磨后进行第一次煅烧，冷却后研磨再进行第二次煅烧，得到所述NCM811正极材料。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体为一种单分散纳米片状高镍三元复合前驱体的制备方法。

背景技术

锂离子电池因其具有能量密度高、工作电压高、安全性好、循环寿命长、工作温度适应性强、成本低等优点而备受关注。作为绿色能源，锂离子电池被广泛应用于手机、电脑、数码相机等移动电子产品以及电动汽车电池这一类的动力能源领域中。在电动汽车和混合动力汽车这类的新能源汽车领域中，长续航里程是其中重要的指标。镍钴锰三元锂离子电池因其高额的能量密度(200Wh/kg以上)以及功率密度而被众多电池厂商用作电动汽车的动力电池。研究者们发现，提高镍的含量是提高三元材料能量密度的关键因素。近年来，研究者们发现 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)相对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM111)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM523)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622)而言具有更高的放电比容量且更低的成本。NCM811 是目前以及今后一段时间内动力电池材料研究以及产业化的主要发展方向。

目前，高容量、低成本的三元正极材料NCM811是国内外的研究重点。合成NCM811前驱体的方法有很多，固相法、共沉淀法等较为成熟。固相法对材料的形貌以及粒度的控制比较难，共沉淀法操作简单、条件温和、对形貌、粒径以及振实密度的可控度高，因此共沉淀法是目前NCM811产业化最普遍的合成方法。产业上采用的高振实密度球状NCM811前驱体具有良好的循环性能，它是利用共沉淀法以氢氧化物作沉淀剂通过调节温度、pH以及搅拌速度等条件合成出来的。但是高密度球状颗粒是初级颗粒堆积的二次颗粒，不利于颗粒中心的Li+ 迁出，故其倍率性能稍差，倍率性能是近年来快速充电技术紧密相关的一项重要指标。扩大锂离子迁移通道是提高锂离子迁移效率的主要方法，较小尺寸和单分散性良好的一次颗粒能提供较大的锂离子迁移通道，为此我们提出了一种单分散纳米片状高镍三元复合前驱体的制备方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种单分散纳米片状高镍三元复合前驱体的制备方法，解决了上述的问题。

(二)技术方案

为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：一种单分散纳米片状高镍三元复合前驱体的制备方法，包括以下步骤：

第一步：将草酸盐溶于纯水中，加入一定量的氨水得到溶液A，然后加到反应釜中升温、搅拌，使草酸盐充分溶解；将Ni、Co、Mn三种金属盐以化学计量比8:1:1溶于纯水中得到溶液B，在氮气保护下，以一定搅拌速率将溶液B缓慢地进料到溶液A的反应釜中，反应一段时间后得到悬浊液C。

第二步：取一定量的氢氧化钠溶于聚乙二醇中得到有机溶液D；在一定的搅拌速率下将溶液D以一定的速率滴加到悬浊液C中，并在一定温度下陈化一段时间。

第三步：反应结束后，待反应釜冷却至室温后出料，经过抽滤、洗涤、干燥最终得到NCM811 草酸盐-氢氧化物复合前驱体Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1C₂O₄@Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂。

优选的，所述第一步中草酸盐为草酸钠或草酸钾。