一种锂电池正极三元材料的混锂方法与流程

本发明涉及一种锂电池正极三元材料的混锂方法，属于锂电池正极材料制备领域。
背景技术：
：目前锂电池三元材料制备时碳酸锂和三元前驱体材料的混合方式主流是干混，即碳酸锂与三元前驱体材料粉状物料通过搅拌混合设备进行混合。该方法混合效率低和混合粒径均匀性不好。技术实现要素：本发明的目的是提供一种锂电池正极三元材料混锂方法，该方法可以提高三元前驱体材料与碳酸锂混合效率和混合粒径的均匀性。一种锂电池正极三元材料的混锂方法，包括如下步骤：混合、过滤、烘干、烧结和检测。所述的混合为将含锂浆料加入到三元前驱体材料浆料中混合。为了提高混合效率，混合过程中温度控制在40-60℃。所述的三元前驱体材料浆料由以下方法制得：将三元前驱体材料与超纯水混合，三元前驱体材料与超纯水的质量比1:1.2～1.4。为了加快三元前驱体与超纯水的混合效率，优选的三元前驱体材料浆料由以下方法制得，将三元前驱体材料与50-60℃超纯水混合，三元前驱体材料与超纯水的质量比1:1.2～1.4，混合过程中温度控制在40-60℃之间。所述的含锂浆料由以下方法制得，将含锂物质与超纯水混合，含锂物质与超纯水的质量比为1：1.3-1.4。为了加快三元前驱体与超纯水的混合效率，优选的含锂浆料由以下方法制得，将含锂物质与50-60℃超纯水混合，含锂物质与超纯水的质量比为1：1.3-1.4，混合过程中控制温度在40-60℃之间。所述的含锂物质为碳酸锂、氢氧化锂等物质，本发明中优选的含锂物质为碳酸锂。所述的过滤为常规手段的过滤，可以是减压过滤，也可以是压滤，还可以是常温常压下过滤，其目的是过滤含锂浆料与三元前驱体材料浆料混合浆料中的水，获得滤膏。本发明优选的过滤为减压过滤，控制滤膏水分含量在10％-20％。所述的烘干为将滤膏水分含量控制在≤2％的烘干，本发明中优选的烘干为将滤膏在120℃条件下烘干，滤膏水分含量控制在≤2％的烘干。所述的烧结为先在700℃预烧4-10h，然后在950℃煅烧14-24h，降至常温，烧结结束。所述的烧结为先以1-3/min升温至700℃，预烧4-10h，再以1-2℃/min升温至950℃，煅烧14-24h，降温至常温，烧结结束。所述的检测为烧结结束后，所得锂电池正极三元材料用300目筛网过筛，然后进行检测。检测项目包括粒度、比表面积、表面锂、pH、ICP、硫酸根、XRD、SEM和扣电检测。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：采用本发明所述的锂电池三元正极材料的混锂方法，使锂电池正极三元材料与碳酸锂混合更加均匀，所得到的正极三元材料的颗粒粒径分布更加均匀一致。本发明混合时间不到2h，传统时间需要3-4h，从时间消耗上低于传统方法。本发明所制得的锂电池正极三元材料，其理化性质明显提升，如pH、硫酸根、ICP中杂质含量明显下降。附图说明图1为实施例和对比例的XRD数据图；图2为实施例的锂电池正极三元材料的扫描电镜图；图3为对比例的锂电池正极三元材料的扫描电镜图；图4为克容量保持率与循环次数的关系曲线，其中横轴为循环次数，纵轴为克容量保持率。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。实施例本实施例中锂电池正极三元材料的混锂方法，包括如下步骤：混合、过滤、烘干、烧结和检测，具体如下：1、混合：将21g镍钴锰酸锂加入盛有25.2g，50-60℃超纯水的500mL烧杯(1#)中混合，用磁力搅拌器以200-800rpm搅拌5-10min，搅拌过程中控制温度40-60℃之间，即得三元前驱体材料浆料。将9g碳酸锂加入盛有12g，50-60℃超纯水的500mL烧杯(2#)中混合，用磁力搅拌器以200-800rpm搅拌5-10min，搅拌过程中控制温度40-60℃之间，即得碳酸锂浆料。将2#烧杯中的碳酸锂浆料倒入盛有三元前驱体材料浆料的1#烧杯中，使用少量超纯水将残留在2#烧杯壁上的物料冲洗至1#烧杯内，用磁力搅拌器以200-800rpm搅拌15-20min，搅拌过程中控制温度在50-60℃之间。2、过滤将混合浆料用布氏漏斗和抽滤瓶进行减压过滤获得滤膏，控制滤膏水分含量在10％-20％。3、烘干将滤膏放置于鼓风干燥仪中，在120℃条件下烘干1h，滤膏水分含量控制在≤2％。4、烧结使用箱式气氛炉以2℃/min升温至700℃，预烧4-10h，在以2℃/min升温至950℃，煅烧14-24h，降至常温，烧结结束。5、检测烧结结束后物料使用300目筛网过筛，然后检测粒度、比表面积、表面锂、pH、ICP、硫酸根、XRD、SEM和扣电。对比例本对比例锂电池正极三元材料的混锂方法，包括如下步骤：研磨、烧结和检测。1、研磨分别称取21g前驱体和9g碳酸锂各4份，分别装入四个球磨罐内，使用行星式球磨机进行以300rmp球磨3-4h；2、烧结使用箱式气氛炉以2℃/min升至700℃，预烧4-10h，然后以2℃/min升温至950℃，煅烧14-24h，降至常温，烧结结束。3、检测烧结结束后物料使用300目筛网过筛，然后检测粒度、比表面积、表面锂、pH、ICP、硫酸根、XRD、SEM和扣电。实验结果实施例与对比例所得锂电池正极三元材料的检测结果如表1-2、图1-4所示。(1)XRD检测实施例与对比例的XRD实验检测结果图1和表1所示：表1实施例与对比例的XRD比较编号I(003)/I(104)R值(I(006)+I(012)/I(101))实施例(1#)1.700.35对比例(2#)1.700.46从图1可以看出，实施例(1#)与对比例(2#)相比，XRD数值相同，可以确定本发明实施例获得了锂电池正极三元材料(1#)，其结构与对比例(2#)制备的结构类似。从表1可以看出，实施例与对比例相比，实施例的R(I(006)+I(012)/I(101))值较小，晶体结构有序度较好。(2)粒度、比表面积、pH、硫酸根、表面锂和ICP检测实施例与对比例的粒度、比表面积、pH、硫酸根、表面锂和ICP检测结果见如表2所示。表2实施例与对比例的粒度、比表面积、pH、硫酸根、表面锂和ICP比较从表2中可以看出，实施例与对比例相比，实施例中的正极三元材料的粒度和比表面积没有太大区别，pH和表面锂有明显的降低，制成电池后，这有利于降低材料与电解液的副反应和提高电池的循环性。硫酸根和ICP中的杂质含量有明显的下降，这有助于降低电池极化。(3)SEM检测实施例和对比例所制备的正极三元材料扫描电镜图2和图3可以看出，实施例的粒径分布更加均匀集中。(4)扣电检测实施例和对比例制成正极极片，以锂片为负极，组装成扣式电池，在3.0～4.3V的电压范围内进行0.1C充放电和0.2C循环，测得该材料的首次可逆放电克容量分别为150.88mAh/g和155.01mAh/g。以克容量保持率对循环次数作图，克容量保持率与循环次数的关系曲线如图4所示，从图4可以看出实施例与对比例相比，实施例克容量保持率的稳定性比对比例好；循环14次后，实施例的克容量保持率为99.77％，而对比例克容量保持率为99.58％。所述的克容量保持率为该材料第N次循环后测定的克容量与首次的克容量之比，首次充电不计入循环次数。当前第1页1 2 3