一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅(qū)體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎳鈷錳鋰電池正極材料，具體說是一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅(qū)體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，新型的鋰離子復(fù)合正極材料發(fā)展迅速，尤其是鎳鈷錳鋰正極材料，其成為國內(nèi)外專家學(xué)者研究的熱點。與商業(yè)化的LiCoO2相比，鎳鈷錳鋰正極材料具有成本低廉的優(yōu)勢；與LiN12相比，鎳鈷錳鋰正極材料更易合成，并且循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性相對較好；相對尖晶石LiMmCk來說，鎳鈷猛鋰正極材料在充放電過程中結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，不會發(fā)生Jahn-Te I Ier效應(yīng)，且Mn離子穩(wěn)定，不會發(fā)生Mn離子在電解液中的溶解;與LiFePO4相比，鎳鈷錳鋰正極材料振實密度大，電位平臺高。
[0003]目前，鎳鈷錳鋰正極材料的制備方法包括高溫固相法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、噴霧熱解法、水熱合成法和燃燒法等，但采用較多的仍然是共沉淀法，該方法操作復(fù)雜、重復(fù)性較差且需要嚴(yán)格控制實驗條件，在一定程度上限制了鎳鈷錳鋰正極材料的工業(yè)化生產(chǎn)和實際應(yīng)用。在制備鎳鈷錳鋰正極材料過程中，其前驅(qū)體的性能決定了正極材料的質(zhì)量，而前驅(qū)體中固相混合的均勻程度至關(guān)重要，現(xiàn)有技術(shù)采用的混合機(jī)由于混合均勻度較低，導(dǎo)致了鎳鈷錳鋰正極材料的質(zhì)量低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可使前驅(qū)體中固相混合較為均勻的鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅(qū)體的制備方法，其包括以下步驟:
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅(qū)體的制備方法，其包括以下步驟:
(1)按化學(xué)計量比將固態(tài)此003)2、(:00)3、祖(勵3)2.6H2O和Li2CO3的混合物投入旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)腔中；
(2)旋轉(zhuǎn)的滾筒在離心力作用下將混合物從內(nèi)腔甩出；
(3)甩出的混合物再次投入所述滾筒內(nèi)腔中；如此循環(huán)，得到混合均勻的混合物；
(4)向上述混合均勻的混合物中加入分散劑進(jìn)行球磨；
(5)然后將球磨后的漿料置于干燥箱內(nèi)干燥，得到前驅(qū)體。
[0005]作為優(yōu)選，所述混合物從上向下投入高速旋轉(zhuǎn)的立式滾筒內(nèi)腔中，高速旋轉(zhuǎn)的滾筒在離心力作用下將內(nèi)腔中的混合物從下側(cè)側(cè)壁的通孔甩出。
[0006]作為優(yōu)選，設(shè)置于滾筒下側(cè)的風(fēng)扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側(cè)的筒蓋，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內(nèi)腔中。
[0007]作為優(yōu)選，所述分散劑采用無水乙醇。
[0008]作為優(yōu)選，球磨時球磨機(jī)采用350—400r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨。
[0009]作為優(yōu)選，球磨時間45—60min。
[0010]作為優(yōu)選，干燥時，干燥箱保持60—800C的溫度。
[0011]從以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明利用離心力和風(fēng)扇使得混合的物料實現(xiàn)無規(guī)則循環(huán)運動，從而達(dá)到混料均勻無死角的目的；且混合物與筒蓋撞擊，可使混合物之間產(chǎn)生適度的粘合作用，從而保證后續(xù)的燒結(jié)時鋰離子均勻嵌入前驅(qū)體中。
【具體實施方式】
[0012]下面將詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0013]一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅(qū)體的制備方法，其包括以下步驟:
(I)按化學(xué)計量比將固態(tài)Mn(N03)2、CoC03、Ni(NO3)2.6H20和Li2CO3的混合物投入旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)腔中，具體是將混合物從上向下投入高速旋轉(zhuǎn)的立式滾筒內(nèi)腔中，采用立式滾筒有利于進(jìn)料和出料。
[0014](2)旋轉(zhuǎn)的滾筒在離心力作用下將混合物從內(nèi)腔甩出，實施過程中，滾筒下側(cè)側(cè)壁沿周向設(shè)置數(shù)個通孔，從而使得高速旋轉(zhuǎn)的滾筒在離心力作用下將內(nèi)腔中的混合物從下側(cè)側(cè)壁的通孔甩出。
[0015](3)甩出的混合物再次投入所述滾筒內(nèi)腔中，作為優(yōu)選，在滾筒下側(cè)設(shè)置送風(fēng)系統(tǒng)，如風(fēng)扇；在滾筒設(shè)置筒蓋;風(fēng)扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側(cè)的筒蓋后，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內(nèi)腔中，如此循環(huán)，從而達(dá)到混料無死角，得到混合均勻的混合物；
(4)向上述混合均勻的混合物中加入分散劑進(jìn)行球磨，分散劑可采用無水乙醇等，有利于分散、球磨;球磨時球磨機(jī)采用350—400r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨，球磨時間45—60min，保證混合物的粒徑均勻。
[0016](5)然后將球磨后的漿料置于干燥箱內(nèi)干燥，得到前驅(qū)體；干燥時，干燥箱保持60—80 °C的溫度。
[0017]實施例1
按化學(xué)計量比將固態(tài)Mn(N03)2、CoC03、Ni(NO3)2.6H20和Li2CO3的混合物從上向下投入高速旋轉(zhuǎn)的立式滾筒內(nèi)腔中，高速旋轉(zhuǎn)的滾筒在離心力作用下將內(nèi)腔中的混合物從下側(cè)側(cè)壁的通孔甩出；風(fēng)扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側(cè)的筒蓋后，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內(nèi)腔中，如此循環(huán);約10分鐘后，將混合物置于球磨機(jī)中并加入適量的無水乙醇，再采用350/min的轉(zhuǎn)速球磨60min，然后將球磨后的漿料置于60 °C的干燥箱內(nèi)干燥，得到前驅(qū)體;對前驅(qū)體進(jìn)行觀測得到，鋰離子在前驅(qū)體中分布非常均勻，前驅(qū)體顆粒的粒徑在4.38—4.824111之間。
[0018]實施例2
按化學(xué)計量比將固態(tài)Mn(N03)2、CoC03、Ni(NO3)2.6H20和Li2CO3的混合物從上向下投入高速旋轉(zhuǎn)的立式滾筒內(nèi)腔中，高速旋轉(zhuǎn)的滾筒在離心力作用下將內(nèi)腔中的混合物從下側(cè)側(cè)壁的通孔甩出；風(fēng)扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側(cè)的筒蓋后，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內(nèi)腔中，如此循環(huán);約15分鐘后，將混合物置于球磨機(jī)中并加入適量的無水乙醇，再采用380/min的轉(zhuǎn)速球磨50min，然后將球磨后的漿料置于70 °C的干燥箱內(nèi)干燥，得到前驅(qū)體;對前驅(qū)體進(jìn)行觀測得到，鋰離子在前驅(qū)體中分布非常均勻，前驅(qū)體顆粒的粒徑在3.78—4.1 Ιμπι之間。
[0019]實施例3
按化學(xué)計量比將固態(tài)Mn(N03)2、CoC03、Ni(NO3)2.6H20和Li2CO3的混合物從上向下投入高速旋轉(zhuǎn)的立式滾筒內(nèi)腔中，高速旋轉(zhuǎn)的滾筒在離心力作用下將內(nèi)腔中的混合物從下側(cè)側(cè)壁的通孔甩出；風(fēng)扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側(cè)的筒蓋后，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內(nèi)腔中，如此循環(huán);約12分鐘后，將混合物置于球磨機(jī)中并加入適量的無水乙醇，再采用400/min的轉(zhuǎn)速球磨45min，然后將球磨后的漿料置于80 °C的干燥箱內(nèi)干燥，得到前驅(qū)體;對前驅(qū)體進(jìn)行觀測得到，鋰離子在前驅(qū)體中分布非常均勻，前驅(qū)體顆粒的粒徑在3.96一4.35μπι 之間。
[0020]以上對本發(fā)明實施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在【具體實施方式】以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅(qū)體的制備方法，其包括以下步驟: (1)按化學(xué)計量比將固態(tài)Mn(N03)2、CoC03、Ni(N03)2.6H20和Li2CO3的混合物投入旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)腔中； (2)旋轉(zhuǎn)的滾筒在離心力作用下將混合物從內(nèi)腔甩出； (3)甩出的混合物再次投入所述滾筒內(nèi)腔中；如此循環(huán)，得到混合均勻的混合物； (4 )向上述混合均勻的混合物中加入分散劑進(jìn)行球磨； (5)然后將球磨后的漿料置于干燥箱內(nèi)干燥，得到前驅(qū)體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:所述混合物從上向下投入高速旋轉(zhuǎn)的立式滾筒內(nèi)腔中，高速旋轉(zhuǎn)的滾筒在離心力作用下將內(nèi)腔中的混合物從下側(cè)側(cè)壁的通孔甩出。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述制備方法，其特征在于:設(shè)置于滾筒下側(cè)的風(fēng)扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側(cè)的筒蓋，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內(nèi)腔中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:所述分散劑采用無水乙醇。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:球磨時球磨機(jī)采用350—400r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:球磨時間45—60min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:干燥時，干燥箱保持60—80V的溫度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及鎳鈷錳酸鋰正極材料，具體說是一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅(qū)體的制備方法，其包括按化學(xué)計量比將固態(tài)Mn(NO3)2、CoCO3、Ni(NO3)2·6H2O和Li2CO3的混合物投入旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)腔中；旋轉(zhuǎn)的滾筒在離心力作用下將混合物從內(nèi)腔甩出；甩出的混合物再次投入所述滾筒內(nèi)腔中；如此循環(huán)，得到混合均勻的混合物；向上述混合均勻的混合物中加入分散劑進(jìn)行球磨；然后將球磨后的漿料置于干燥箱內(nèi)干燥，得到前驅(qū)體。本發(fā)明利用離心力和風(fēng)扇使得混合的物料實現(xiàn)無規(guī)則循環(huán)運動，從而達(dá)到混料均勻無死角的目的；且混合物與筒蓋撞擊，可使混合物之間產(chǎn)生適度的粘合作用，從而保證后續(xù)的燒結(jié)時鋰離子均勻嵌入前驅(qū)體中。
【IPC分類】H01M4/1391, H01M4/505, H01M10/0525, H01M4/525
【公開號】CN105680035
【申請?zhí)枴緾N201610253181
【發(fā)明人】黎超英, 吳沛榮
【申請人】柳州凱通新材料科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月22日