酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池具有能量高、電壓高、循環(huán)性能良好，無記憶效應(yīng)，對環(huán)境友好等優(yōu)點， 被廣泛用于各類電子產(chǎn)品、電動工具、以及軍事等各個領(lǐng)域。
[0003] 隨著鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池用正極材料的種類逐漸增加，以滿足不 同類產(chǎn)品的需求。目前主要包括：鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰、錳酸鋰等鋰離子電池 正極材料。鈷酸鋰由于具有較高的生產(chǎn)成本，且對環(huán)境產(chǎn)生負面影響，以及鈷礦資源的逐漸 枯竭，限制了其鋰離子電池及正極材料應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。磷酸亞鐵鋰在低溫性能方面以及 能量密度方面的缺陷也影響了其發(fā)展空間。錳酸鋰具有資源豐富、成本低、無污染、安全性 好、倍率性能好等優(yōu)點，是理想的動力電池正極材料，但其較差的循環(huán)性能及電化學穩(wěn)定性 卻大大限制了其產(chǎn)業(yè)化。
[0004] 隨著鋰離子電池正極材料的發(fā)展，鎳鈷錳酸鋰逐漸被認為最可能替代鈷酸鋰的產(chǎn) 品，無論其在容量、循環(huán)性能、安全性，還是在動力電池領(lǐng)域，都具有較好的應(yīng)用前景。目前 鎳鈷錳酸鋰一般采用鎳鈷錳氧化物與鋰鹽進行混合后進行固相燒結(jié)制備所得，其酸堿度較 高，pH值在11.6以上，在鋰離子電池調(diào)漿、涂布等加工方面應(yīng)用較差，不利于該材料在鋰離 子電池中的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了 一種酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制備方 法，它不但具有新型制備工藝、酸堿度低，而且加工性能優(yōu)良。
[0006] 本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正 極材料的制備方法，它包括以下步驟：首先將鎳鈷錳化合物、鋰化合物按照Li:M在1~1. 1 比例混合，通過在一定溫度、氣流、時間等條件下進行第一次燒結(jié)，再將燒結(jié)產(chǎn)物經(jīng)過破碎、 篩分，初步制得鎳鈷錳酸鋰中間品；然后將該中間品與有機物按照一定比例均勻混合，在 一定溫度條件下，通過一定時間進行第二次燒結(jié)，再將燒結(jié)產(chǎn)物進行破碎，篩分得到酸堿度 低、加工性能優(yōu)良的鎳鈷錳酸鋰。
[0007] 本發(fā)明所述的酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的分子式為 Li^ (NixCoyMnz)02，其中l(wèi)〈m〈l.l，0〈x〈l，0〈y〈l，0〈z〈l，0.90〈x+y+z〈l。
[0008] 本發(fā)明所述的鎳鈷錳化合物中鎳：鈷：錳比例采用3:3:3,4 :2:4,5:2:3,6:2:2， 7:1. 5:1. 5,8:1:1 中的一種。
[0009] 本發(fā)明所述的鎳鈷錳化合物采用鎳鈷錳氧化物，鎳鈷錳氫氧化物，鎳、鈷、錳的氧 化物的混合物中的一種或幾種的混合物。
[0010] 本發(fā)明所述的鋰化合物采用碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰、磷酸鋰中的一種或幾種的 混合物。
[0011] 本發(fā)明所述的第一次燒結(jié)溫度為：750-950°C，氣流為l-5m3/h，時間為8-20h;第 二次燒結(jié)溫度為200-600°C，氣流為1-5m3/h，時間為l-10h。
[0012] 本發(fā)明所述的有機物采用草酸、檸檬酸、蔗糖、醋酸、石墨中的一種或幾種的混合 物。
[0013] 本發(fā)明所述的中間品與有機物的比例按照質(zhì)量比介于0%--1%之間。
[0014] 本發(fā)明具有以下有益效果：采用了以下技術(shù)方案后，本發(fā)明采用的酸堿度低、加工 優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制備方法，具有新穎的制備工藝，采用有機物添加， 在降低能耗的前提下，制備出酸堿度低，加工性能優(yōu)良的鎳鈷錳酸鋰。采用本發(fā)明提供的制 備方法合成所得的鎳鈷錳酸鋰酸堿度低，pH值控制在11. 2以下，并且物料流動性較好，在 鋰離子電池加工制作上具有優(yōu)良的性能，在2. 75-4. 25V充放電電壓之間，0. 2C充放電電流 的首次放電克容量達到170mAh/g以上。一般固相合成法與本發(fā)明的制備方法性能比較，見 表1。
[0015] 表1一般固相合成法與本發(fā)明的制備方法性能比較
【主權(quán)項】
1. 一種酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制備方法，其特征是它 包括以下步驟：首先將鎳鈷錳化合物、鋰化合物按照Li :M在1~1. 1比例混合，通過在一定 溫度、氣流、時間等條件下進行第一次燒結(jié)，再將燒結(jié)產(chǎn)物經(jīng)過破碎、篩分，初步制得鎳鈷錳 酸鋰中間品；然后將該中間品與有機物按照一定比例均勻混合，在一定溫度條件下，通過一 定時間進行第二次燒結(jié)，再將燒結(jié)產(chǎn)物進行破碎，篩分得到酸堿度低、加工性能優(yōu)良的鎳鈷 錳酸鋰。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制備 方法，其特征是所述的酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的分子式為Li m (NixCoyMnz) O2，其中 l〈m〈l. l，0〈x〈l，0〈y〈l，0〈z〈l，0. 90〈x+y+z〈l。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制 備方法，其特征是所述的鎳鈷錳化合物中鎳：鈷：錳比例采用3:3:3,4:2:4, 5:2:3,6:2:2， 7:1. 5:1. 5,8:1:1 中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制備 方法，其特征是所述的鎳鈷錳化合物采用鎳鈷錳氧化物，鎳鈷錳氫氧化物，鎳、鈷、錳的氧化 物的混合物中的一種或幾種的混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制備 方法，其特征是所述的鋰化合物采用碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰、磷酸鋰中的一種或幾種的 混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制備 方法，其特征是所述的第一次燒結(jié)溫度為：750-950°C，氣流為l-5m 3/h，時間為8-20h ;第二 次燒結(jié)溫度為200-600°C，氣流為1-5 m3/h，時間為l-10h。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制 備方法，其特征是所述的有機物采用草酸、檸檬酸、蔗糖、醋酸、石墨中的一種或幾種的混合 物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制備 方法，其特征是所述的中間品與有機物的比例按照質(zhì)量比介于0%--1%之間。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種酸堿度低、加工優(yōu)良富鎳濃度梯度鎳鈷錳系正極材料的制備方法，它包括以下步驟：首先將鎳鈷錳化合物、鋰化合物按照Li：M在1~1.1比例混合，通過在一定溫度、氣流、時間等條件下進行第一次燒結(jié)，再將燒結(jié)產(chǎn)物經(jīng)過破碎、篩分，初步制得鎳鈷錳酸鋰中間品；然后將該中間品與有機物按照一定比例均勻混合，在一定溫度條件下，通過一定時間進行第二次燒結(jié)，再將燒結(jié)產(chǎn)物進行破碎，篩分得到酸堿度低、加工性能優(yōu)良的鎳鈷錳酸鋰。本發(fā)明不但具有新型制備工藝、酸堿度低，而且加工性能優(yōu)良。
【IPC分類】H01M4-505, H01M4-525
【公開號】CN104868114
【申請?zhí)枴緾N201510157141
【發(fā)明人】周發(fā)章, 葉城
【申請人】江蘇菲思特新能源有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月6日