[发明专利]一种523型镍钴锰三元正极材料固相制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明属于镍钴锰三元正极材料生产领域，具体涉及一种523型镍钴锰三元正极材料固相制备方法及其产品。

背景技术

随着世界经济的快速发展，能源和环境已经成为困扰经济增长的重要因素。近年来，大量的电子产品和新能源汽车的出现对电池的需要日益提升，锂离子电池以绿色无污染、循环寿命长、能量密度高、无记忆效应等特点受到广泛关注。

锂离子正极材料是制约锂离子电池发展的重要因素之一，对于正极材料的研究有很多。其中由Goodenough首次提出的钴酸锂LCO正极材料，已经由Sony首先成功商业化，其优点是高比容量，高电压，低自放电以及良好的循环性能，主要缺点就是成本高，热稳定性差和高倍率、深循环的容量快速衰减；镍钴铝酸锂NCA目前已经商业化，其优点在于拥有较高的比容量，但是在国内其研究刚刚起步；锰酸锂LMO稳定性和成本是有优势，但是循环性能较差。

镍钴锰酸锂NMC是如今锂离子电池研究的一大热点，其优点在于成本低，仅相当于钴酸锂的1/4且更加环保，安全工作温度可以达到170 ℃，安全性更好，除此外电池循环性能寿命大大延长。现市场主要是LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂，LiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂，LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂三元正极材料。不同的制备方法导致所制备的材料在结构、粒子的形貌、比表面积和电化学性质等方面有很大的差别。目前各方法制备的523型镍钴锰三元正极材料（LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂）正常0.2C克容量在160 mAh/g左右，循环1000次容量衰减达到50%以上。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种523型镍钴锰三元正极材料（LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂）固相制备方法，工艺简单可靠，成本低廉，得到三元正极材料电化学性能优异，在3.0V-4.2V的平台，0.2C克容量可以达到178 mAh/g，1C循环1000次容量衰减低于15%。

本发明通过以下技术方案实现：

一种523型镍钴锰三元正极材料固相制备方法，包括以下步骤：

a.混料：取三元前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂和碳酸锂作为原料，锂和镍钴锰金属总量摩尔比为1.01～1.09：1，采用高速球磨机干法混料，球磨速度控制在200～300 r/min，球磨时间为2～3 h，使得锂、镍钴锰均匀混合；

b. 一次烧结：将混合均匀的生料使用马弗炉分阶段烧结，第一阶段烧结，温度400～600 ℃，烧结4～6 h；第二阶段烧结，烧结温度850～950 ℃，烧结10～16 h；烧结完成后降至室温；

c. 包覆：将一次烧结得到的料粉碎、过筛，并掺入纳米氧化铝和纳米氧化锡作为包覆剂，纳米氧化铝、纳米氧化锡使用量分别是三元前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂重量的0.1%～0.8%，采用转速800～1200 r/min的机械融合机包覆；

d. 二次烧结：包覆完成后，将料放进马弗炉二次烧结，温度在500～600 ℃，烧结2～3 h，烧完冷却至室温；

e. 烧结后处理：烧结完成以后，及时收料，在温度20～25 ℃且湿度小于25%的干燥房内进行破碎、粉碎处理，粉碎完以后进行混合、过筛、除铁、热封包装。

本发明还提供根据权利要求1制备而成的一种523型镍钴锰三元正极材料。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：