[发明专利]三元正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池正极材料技术领域，具体地讲，涉及一种适用于锂离子电池的三元正极材料的制备方法。

背景技术

正极材料是制约当今锂离子电池的瓶颈问题之一，正极材料比容量的大小直接决定锂电池的比容量，影响其实际用途，因此制备好的正极材料对于获得性能优良的锂离子电池非常重要，而选择好的正极材料的制备方法是获得好的正极材料的途径。

目前，三元正极材料作为一种很好的LiCoO₂替代品，已成为研发生产的热点。对于三元正极材料，现有的制备方法主要有固相反应法、共沉淀法、溶胶凝胶法、燃烧辅助溶胶凝胶法、溅射法等。但上述现有的制备方法却存在一定的弊端，比如，固相反应法因其原料混合存在不均匀从而导致最终产物的电化学性能不够好；共沉淀法条件苛刻需要控制反应的pH值并在保护气氛下进行，前驱体制备好后需要进一步的混锂，存在工艺步骤较长的缺点；溅射法是比较新的先进方法，但是对设备要求较高。

溶胶凝胶法是一种简单易行的制备方法，所制得的三元正极材料混合均匀性好；燃烧辅助溶胶凝胶法是在溶胶凝胶法上改进的一种方法，其不同之处在于加入醇类等辅助燃烧剂；溶胶凝胶法和燃烧辅助溶胶凝胶法的实质是一样的，都是将可溶性锂盐、可溶性过渡金属盐溶解在溶剂中制备成混合均匀的溶胶凝胶，之后干燥溶胶凝胶，然后在高温炉中煅烧制备出三元正极材料；但是在这两种方法中，均存在下述问题：在高温炉中煅烧时，溶胶凝胶发生燃烧可能对高温炉产生污染，因高温炉炉膛体积有限很有可能发生爆炸，给生产带来隐患。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种三元正极材料的制备方法，该制备方法操作安全且工艺简单。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种三元正极材料的制备方法，包括步骤：A、将水溶性锂盐与水溶性过渡金属盐混合并溶解，获得混合溶液；B、加热所述混合溶液，以使所述混合溶液蒸发并引发燃烧，获得前驱体；C、将所述前驱体进行低温预烧后再进行高温焙烧，获得三元正极材料。

进一步地，在所述步骤A中，所述混合溶液中还包括助燃剂。

进一步地，所述助燃剂为三乙醇胺。

进一步地，所述助燃剂与所述水溶性锂盐的物质的量之比大于1:1。

进一步地，所述水溶性过渡金属盐的阳离子为Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺，阴离子选自Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、CH₃COO^-中的至少一种。

进一步地，在所述水溶性过渡金属盐中，Ni²⁺、Co²⁺和Mn²⁺的物质的量之比为x:1-x-y:y；其中，0＜x＜1，0＜y＜1。

进一步地，所述水溶性锂盐的阴离子选自Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、CH₃COO^-中的至少一种。

进一步地，所述水溶性锂盐与所述水溶性过渡金属盐的物质的量之比为0.7:1～1.1:1。

进一步地，在所述步骤C中，所述低温预烧的温度为450℃～550℃，时间为1h～3h；所述高温焙烧的温度为850℃～950℃，时间为8h～24h。

进一步地，在所述步骤A中，用于溶解所述水溶性锂盐与所述水溶性过渡金属盐的溶剂为水和/或醇。

本发明的有益效果：

(1)根据本发明的三元正极材料的制备方法将原料至前驱体制备的燃烧操作控制在空气环境中进行，与现有技术中的燃烧辅助溶胶凝胶法相比，不仅可以避免对后续高温处理所需的高温炉产生污染，同时还不会因高温炉炉膛体积有限而发生爆炸，提高工艺安全性；

(2)根据本发明的三元正极材料的制备方法实验条件易得、操作简单、安全性高、对设备要求低，所得产物电化学性能优良，为生产锂电池的优选原料，具有很强的实用价值；