酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池具有能量高、电压高、循环性能良好，无记忆效应，对环境友好等优点， 被广泛用于各类电子产品、电动工具、以及军事等各个领域。
[0003] 随着锂离子电池技术的发展，锂离子电池用正极材料的种类逐渐增加，以满足不 同类产品的需求。目前主要包括：钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸亚铁锂、锰酸锂等锂离子电池 正极材料。钴酸锂由于具有较高的生产成本，且对环境产生负面影响，以及钴矿资源的逐渐 枯竭，限制了其锂离子电池及正极材料应用领域的发展。磷酸亚铁锂在低温性能方面以及 能量密度方面的缺陷也影响了其发展空间。锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性 好、倍率性能好等优点，是理想的动力电池正极材料，但其较差的循环性能及电化学稳定性 却大大限制了其产业化。
[0004] 随着锂离子电池正极材料的发展，镍钴锰酸锂逐渐被认为最可能替代钴酸锂的产 品，无论其在容量、循环性能、安全性，还是在动力电池领域，都具有较好的应用前景。目前 镍钴锰酸锂一般采用镍钴锰氧化物与锂盐进行混合后进行固相烧结制备所得，其酸碱度较 高，pH值在11.6以上，在锂离子电池调浆、涂布等加工方面应用较差，不利于该材料在锂离 子电池中的广泛应用。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了 一种酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制备方 法，它不但具有新型制备工艺、酸碱度低，而且加工性能优良。
[0006] 本发明采用了以下技术方案：一种酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正 极材料的制备方法，它包括以下步骤：首先将镍钴锰化合物、锂化合物按照Li:M在1~1. 1 比例混合，通过在一定温度、气流、时间等条件下进行第一次烧结，再将烧结产物经过破碎、 筛分，初步制得镍钴锰酸锂中间品；然后将该中间品与有机物按照一定比例均匀混合，在 一定温度条件下，通过一定时间进行第二次烧结，再将烧结产物进行破碎，筛分得到酸碱度 低、加工性能优良的镍钴锰酸锂。
[0007] 本发明所述的酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的分子式为 Li^ (NixCoyMnz)02，其中l〈m〈l.l，0〈x〈l，0〈y〈l，0〈z〈l，0.90〈x+y+z〈l。
[0008] 本发明所述的镍钴锰化合物中镍：钴：锰比例采用3:3:3,4 :2:4,5:2:3,6:2:2， 7:1. 5:1. 5,8:1:1 中的一种。
[0009] 本发明所述的镍钴锰化合物采用镍钴锰氧化物，镍钴锰氢氧化物，镍、钴、锰的氧 化物的混合物中的一种或几种的混合物。
[0010] 本发明所述的锂化合物采用碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、磷酸锂中的一种或几种的 混合物。
[0011] 本发明所述的第一次烧结温度为：750-950°C，气流为l-5m3/h，时间为8-20h;第 二次烧结温度为200-600°C，气流为1-5m3/h，时间为l-10h。
[0012] 本发明所述的有机物采用草酸、柠檬酸、蔗糖、醋酸、石墨中的一种或几种的混合 物。
[0013] 本发明所述的中间品与有机物的比例按照质量比介于0%--1%之间。
[0014] 本发明具有以下有益效果：采用了以下技术方案后，本发明采用的酸碱度低、加工 优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制备方法，具有新颖的制备工艺，采用有机物添加， 在降低能耗的前提下，制备出酸碱度低，加工性能优良的镍钴锰酸锂。采用本发明提供的制 备方法合成所得的镍钴锰酸锂酸碱度低，pH值控制在11. 2以下，并且物料流动性较好，在 锂离子电池加工制作上具有优良的性能，在2. 75-4. 25V充放电电压之间，0. 2C充放电电流 的首次放电克容量达到170mAh/g以上。一般固相合成法与本发明的制备方法性能比较，见 表1。
[0015] 表1一般固相合成法与本发明的制备方法性能比较
【主权项】
1. 一种酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制备方法，其特征是它 包括以下步骤：首先将镍钴锰化合物、锂化合物按照Li :M在1~1. 1比例混合，通过在一定 温度、气流、时间等条件下进行第一次烧结，再将烧结产物经过破碎、筛分，初步制得镍钴锰 酸锂中间品；然后将该中间品与有机物按照一定比例均匀混合，在一定温度条件下，通过一 定时间进行第二次烧结，再将烧结产物进行破碎，筛分得到酸碱度低、加工性能优良的镍钴 锰酸锂。
2. 根据权利要求1所述的酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制备 方法，其特征是所述的酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的分子式为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. 根据权利要求1所述的酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制 备方法，其特征是所述的镍钴锰化合物中镍：钴：锰比例采用3:3:3,4:2:4, 5:2:3,6:2:2， 7:1. 5:1. 5,8:1:1 中的一种。
4. 根据权利要求1所述的酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制备 方法，其特征是所述的镍钴锰化合物采用镍钴锰氧化物，镍钴锰氢氧化物，镍、钴、锰的氧化 物的混合物中的一种或几种的混合物。
5. 根据权利要求1所述的酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制备 方法，其特征是所述的锂化合物采用碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、磷酸锂中的一种或几种的 混合物。
6. 根据权利要求1所述的酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制备 方法，其特征是所述的第一次烧结温度为：750-950°C，气流为l-5m 3/h，时间为8-20h ;第二 次烧结温度为200-600°C，气流为1-5 m3/h，时间为l-10h。
7. 根据权利要求1所述的酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制 备方法，其特征是所述的有机物采用草酸、柠檬酸、蔗糖、醋酸、石墨中的一种或几种的混合 物。
8. 根据权利要求1所述的酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制备 方法，其特征是所述的中间品与有机物的比例按照质量比介于0%--1%之间。
【专利摘要】本发明提供了一种酸碱度低、加工优良富镍浓度梯度镍钴锰系正极材料的制备方法，它包括以下步骤：首先将镍钴锰化合物、锂化合物按照Li：M在1~1.1比例混合，通过在一定温度、气流、时间等条件下进行第一次烧结，再将烧结产物经过破碎、筛分，初步制得镍钴锰酸锂中间品；然后将该中间品与有机物按照一定比例均匀混合，在一定温度条件下，通过一定时间进行第二次烧结，再将烧结产物进行破碎，筛分得到酸碱度低、加工性能优良的镍钴锰酸锂。本发明不但具有新型制备工艺、酸碱度低，而且加工性能优良。
【IPC分类】H01M4-505, H01M4-525
【公开号】CN104868114
【申请号】CN201510157141
【发明人】周发章, 叶城
【申请人】江苏菲思特新能源有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月6日