一种动力ncm正极材料的制备方法_3

文档序号:9752997阅读:来源:国知局
溶液,记为溶液a;以NaOH为沉淀剂,氨水为络合剂,按照0.35的氨碱摩尔比值混 合沉淀剂溶液和络合剂溶液,记为溶液b,NaOH溶液浓度为12mo 1/L,氨水的质量分数为 25% 〇
[0086]⑵两种溶液的反应过程
[0087] a和b两种溶液并流栗入有氮气气氛保护,容积为3m3的不锈钢反应釜中,反应温度 50°C,搅拌转速220r/mim,使用在线pH值控制系统使反应pH值保持在11.8 ± 0.05左右,恒温 反应24小时,得到掺杂Y的Nio. 5C〇〇. 2Mn〇. 295Y〇. qq5 (0H)2悬浊液。
[0088] ⑶固液分离
[0089] 将⑵中制得的NiQ.5C〇Q. 2Mn().295Y().(X)5(OH)2悬浊液采用不锈钢密闭加压过滤洗涤一 体机进行固液分离和压滤洗涤,压力0.5Mpa,用80°C去离子水洗涤产品,直至精密pH试纸测 试滤液pH值7-8为止;压滤洗涤后得到Nio. 5C0Q. 2Mn〇. Q295YQ. QQ5 (0H)2滤饼,在鼓风干燥箱中于 120°〇下对滤饼进行烘干15小时,得到含¥的附0.5〇30.2]/[11().295¥().()()5(011)2粉体,05()为5.2以111,090 为7 · 8μπι,产品流动性好,振实密度为2 · 32g/cm30
[0090] (4)去磁性物质
[0091] 将(3)的前驱体物料通过自动上料机连续进入去磁分离器,磁感应强度选择1.0T, 进行去磁工序后,前驱体磁性物质含量为12.Oppb。
[0092] 步骤2:第一次配锂烧结
[0093] 按照1^八附+(:〇+111+¥)=0.9:1的化学计量比称取一定量的1^ 2(:03和(4)的 Ni0.5CoQ.2Mn().295Y().()() 5(OH)2,利用高速混料机混合,先以400r/min的低速混合15分钟,再以 700r/min高速混合5分钟,形成附〇. 5(:〇().#11().295¥().()()5(0!〇2和1^ 20)3的均匀混合物;将混合后 的材料置入推板式窑炉内,以3°C/min的升温速率升温至480°C保温4小时,之后再以3°C/ min的升温速率升温至800°C保温6小时,随炉温冷却至室温,气流粉碎后过300目筛(压力 0.4Mpa),即完成第一次烧结,得到Ni-Co-Mn-Y-Li固溶体。
[0094] 步骤3:液相包覆1 · Owt %的A1 (0H)3
[0095] (1)配制0.1mol/L的A1(N03)3 · 9H20溶液;
[0096] (2)将步骤2所得的固溶体与去离子水按固液质量比1:10的比例在3m3的不锈钢反 应釜中匀浆,釜内温度控制在60 ± 0.5°C,搅拌转速150r/min,以10L/h的流速栗入(1)的A1 源溶液,以质量分数25 %的氨水调节釜内溶液pH值,铝源溶液和氨水同时进料,使溶液pH值 保持在9.0 ± 0.05 (0H)3包覆量达到固溶体1. Owt %时,停止进料。包覆完成后,继续搅拌 陈化2小时。
[0097] (3)将(2)的悬浊液栗入密闭加压洗涤一体机进行压滤,压力0.5Mpa。
[0098] (4)将(3)的滤饼在120°C的鼓风干燥箱中干燥15小时.
[0099] 步骤4:第二次配锂烧结
[0100] 按照Li/(Ni+Co+Mn+Y)=0.13:l的化学计量比称取一定量的Li2C0 3和步骤(3)的固 溶体,利用高速混料机混合,先以400r/min的低速混合15分钟,再以700r/min高速混合5分 钟;将混合后的物料置入推板式窑炉内,以3°C/min的升温速率升温至910°C保温15小时,以 1.75°C/min的降温速率降至650°C,继续保温2h,之后随炉降至室温,湿度控制在30%以下, 气流粉碎后过3 0 0目筛(压力0 · 4 M p a ),即完成第二次配锂烧结,得到 LiNio. 5C00.2Mn〇. 295Y0.005O2 〇
[0101] 步骤5:去磁性物质
[0102] 控制湿度在30%以下,将(4)的LiNiQ.5Co Q.2Mn().295Y().(x)5〇2通过自动上料机连续进入 去磁分离器,磁感应强度选择1.2T,进行去磁工序后,物料磁性物质含量为2.2ppb。之后,分 称包装得到掺杂 Y、包覆 Ah〇3 的 LiNiQ.5CoQ.2Mn().295Y().(x) 5〇2 成品。
[0103] 表1列出了电池厂商比较关注的几项物理指标。由表1可以看出,二次配锂烧结后 材料的残锂量比较低,Li2C〇3含量仅0.036%,LiOH含量为0.015%,pH值10.64。
[0104] 将实施例2的材料组装成CR2430型扣式电池和2Ah的软包电池,对电池进行综合性 能测试,结果见表2,常温循环性能见图4,以市售NCM523动力材料作为对比例比较该实施例 的循环性能。由表2可以看出实施2扣电首次效率达到了90.9%,2.8~4.25V首次放电比容 量达到172mAh/g;2Ah软包全电池10C/1C放电容量比率82.6%,60°C高温存储30d,放电容量 比率91 %,-20°C时,放电容量81.2%,0.5C/0.5C循环2500次时容量保持率84.38%,而市售 材料仅保持在70 %左右.
[0105] 实施例3
[0106] 一种动力NCM正极材料LiNio.sCot^Mno.jYo.tnO〗的制备方法,包括以下工艺过程:
[0107] 步骤 1:前驱体 Ν?ο.Κοο^Μηο.ΜΥο.οΚΟΗ)〗的制备
[0108] ⑴配制溶液
[0109] 按照符合化学计量比0.6:0.2:0.19:0.01 的比例称取NiS〇4 · 6H20、C〇S〇4 · 7H20、 MnS〇4 · H20、Y(N〇3)3 · 6H2O,配制成附、(:〇、]\111、¥总金属离子含量为2111〇1/1的附-(:〇-]\111-¥-5〇4 混合溶液,记为溶液a;以NaOH为沉淀剂,氨水为络合剂,按照0.30的氨碱摩尔比值混合沉淀 剂溶液和络合剂溶液,记为溶液b,NaOH溶液浓度为12mol/L,氨水的质量分数为25% ;
[0110]⑵两种溶液的反应过程
[0111] a和b两种溶液并流栗入有氮气气氛保护,容积为3m3的不锈钢反应釜中,反应温度 50°C,搅拌转速200r/mim,使用在线pH值控制系统使反应pH值保持在11.9 ± 0.05左右,恒温 反应24小时,得到掺杂Y的Nio. 6C〇〇. 2Mn〇. 19Y〇. (n (0H)2悬浊液;
[0112] ⑶固液分离
[0113] 将⑵中制得的Nio.sCowMno.wYo.oKOHh悬浊液采用不锈钢密闭加压过滤洗涤一体 机进行固液分离和压滤洗涤,压力〇.5Mpa,用80°C去离子水洗涤产品,直至精密pH试纸测试 滤液pH值7-8为止;压滤洗涤后得到Nio.sCo^Mno.^Yo.oKOHh滤饼,在鼓风干燥箱中于120°C 下对滤饼进行烘干15小时,得到含Y的 m,产品流动性好,振实密度为2.28g/cm3。
[0114] (4)去磁性物质
[0115] 将(3)的前驱体物料通过自动上料机连续进入去磁分离器,磁感应强度选择1.0T, 进行去磁工序后,前驱体磁性物质含量为13.16ppb。
[0116] 步骤2:第一次配锂烧结
[0117] 按照1^八附+(:〇+111+¥) = 0.85:1的化学计量比称取一定量的1^2(:03和(4)的 Nio.sCouMno.^Yo.oKOHh,利用高速混料机混合,先以400r/min的低速混合15分钟,再以 700r/min高速混合5分钟,形成附〇. 6(:〇().2]\111().19¥().()1(0!〇 2和1^20)3的均匀混合物;将混合后的 材料置入推板式窑炉内,以3°C/min的升温速率升温至480°C保温4小时,之后再以3°C/min 的升温速率升温至650°C保温8小时,随炉温冷却至室温,气流粉碎后过300目筛(压力 0.4Mpa),即完成第一次烧结,得到Ni-Co-Mn-Y-Li固溶体。
[0118] 步骤3:液相包覆0.5wt %的A1 (0H)3
[0119] (1)配制0.1mol/L的A1(N03)3 · 9H20溶液;
[0120] (2)将步骤2所得的固溶体与去离子水按固液质量比1:10的比例在3m3的不锈钢反 应釜中匀浆,釜内温度控制在60 ± 0.5°C,搅拌转速150r/min,以10L/h的流速栗入(1)的A1 源溶液,以25 %的氨水调节釜内溶液pH值,铝源溶液和氨水同时进料,使溶液pH值保持在 9.0±0.05 (0H)3包覆量达到固溶体0.5wt%时,停止进料。包覆完成后,继续搅拌陈化2 小时。
[0121] (3)将(2)的悬浊液栗入密闭加压洗涤一体机进行压滤,压力0.5Mpa。
[0122] (4)将(3)的滤饼在120°C的鼓风干燥箱中干燥15小时.
[0123] 步骤4:第二次配锂烧结
[0124] 按照Li/(Ni+Co+Mn+Y)=0.17:l的化学计量比称取一定量的Li2C0 3和步骤(3)的固 溶体,然后称取一定量的红钛型纳米Ti〇2,Ti〇2的量为固溶体的0.1%,利用高速混料机混 合,先以400r/min的低速混合15分钟,再以700r/min高速混合5分钟;将混合后的物料置入 推板式窑炉内,以3°C/min的升温速率升温至850°C保温12小时,以1.75°C/min的降温速率 降至500°C,继续保温2小时,之后随炉降至室温;控制湿度控制在30%以下,气流粉碎后过 300目筛(压力0.4PMa),即完成第二次配锂烧结,得到掺杂Y,包覆Al 2〇3和Ti02的 LiNio.6Coo.2Mn〇.i9Yo.oi〇2〇
[0125] 步骤5:去磁性物质
[0126] 控制湿度在30 %以下,将(4)的LiNio.6Coo.2Mno. 19Yo.Q102通过自动上料机连续进入 去磁分离器
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