[发明专利]一种锂离子电池用镍锰钴复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用镍锰钴复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将氯化锂、硫酸镍、硝酸锰、氯化钴、草酸钒和硝酸钇溶于水的混合溶液；向反应器内喷入混合溶液和混合碱液，使混合溶液雾化，加热得掺杂钒和钇的锂镍锰钴前驱体沉淀；将前驱体沉淀烘干、压块，预烧结烧，制得制备掺杂钒和钇的锂镍锰钴氧材料；(2)在掺杂钒和钇的锂镍锰钴氧材料中加入柠檬酸和能够浸没混合物料的去离子水，球磨、烧结，得碳包覆掺杂钒和钇的锂镍锰钴氧复合材料。本发明制备的锂离子电池用镍锰钴复合材料，改善了材料的高倍率循环稳定性，提高了其导电率；在用于锂离子电池时，具有较高的导电性能和良好的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造领域，尤其涉及一种锂离子电池用镍锰钴复合材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池以其优秀的性能成为二次电池的主流发展方向、在新能源汽车和大规模储能系统具有巨大的增长潜力，正极材料约占锂离子制造成本的30％～40％，是决定锂离子电池安全、性能、成本和寿命的关键材料

商业化锂离子电池多采用LiCoO2作为正极材料，但钴资源紧缺，价格昂贵并且有毒，可逆比容量只有140mAh/g左右。因此寻找质优、价廉的正极替代材料是未来锂离子电池发展的主要方向。研究发现，层状锂镍锰钴正极材料(简称三元正极材料)较好地兼备了钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂的优点，具有高比容量、循环性能稳定、成本相对较低、安全性能较好等特点，被认为是用于混合型动力电动车(HEV)的理想选择，也被认为是最好的、能取代LiCoO2的正极材料。因此，该系列材料的研究引起了高度重视。

新型的三元复合氧化物镍锰钴酸锂因价格便宜，合成容易，能量密度高等优点，被认为是最有可能取代目前商用LiCoO2的新型正极材料，也是现今锂离子电池研究的一大热点。但是其缺点在于其在高倍率充放电情况下，容量衰减较快，倍率性能不佳。

发明内容

本发明提供一种锂离子电池用镍锰钴复合材料的制备方法，使用该方法制备的正极材料，在高倍率充放电的情况下，依然具有良好的电化学循环性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种锂离子电池用镍锰钴复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备掺杂钒和钇的锂镍锰钴氧材料

将氯化锂、硫酸镍、硝酸锰、氯化钴、草酸钒和硝酸钇按金属离子摩尔比3.05:1：1:1：(0.02-0.03)：(0.005-0.01)溶解于水-有机溶剂中形成金属离子浓度为3-5mol/L的混合溶液；

配制碳酸氢铵、双氧水和丙酮的混合碱液，其中碳酸氢铵的浓度为2-3mol/L，双氧水的浓度为0.3-0.5mol/L，向反应器内喷入所述的混合溶液和混合碱液，使得金属溶液和混合碱液充分混合，控制PH值为10-12，然后通过压缩空气使混合溶液雾化，气溶胶引导到石英反应器加热获得掺杂钒和钇的锂镍锰钴前驱体沉淀；

将前驱体沉淀烘干、压块，在空气气氛下、在400-600℃的温度下进行预烧结3-4h，烧结产物冷却后经研磨、筛分后，继续在氧气气氛下在800-900℃的温度下进行烧结12-15h，制得制备掺杂钒和钇的锂镍锰钴氧材料；

(2)碳包覆掺杂钒和钇的锂镍锰钴氧材料

在上述掺杂钒和钇的锂镍锰钴氧材料中加入2-3wt％的柠檬酸和能够浸没混合物料的去离子水，放入球磨机中以300-400r/min的转速球磨3-5h，混合均匀，烘干后，在空气气氛下烧结，自然降温至室温后，即得到碳包覆掺杂钒和钇的锂镍锰钴氧复合材料。