一种镍钴锰三元正极材料及其制备方法

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，特别涉及一种镍钴锰三元正极材料及其制备方法。

背景技术：

1、如今，全球对电动汽车(ev)的需求不断增长，导致对长续航里程、高安全性和成本效益的储能设备的需求急剧增加，目前这些设备主要由锂离子电池(libs)主导。在各种电池组件中，正极被认为是限制电池电化学性能和成本的关键组件。使用具有高容量和工作电压的正极材料有望提高电池的能量密度。富镍层状系列linixcoymn1-x-yo2(ncm，x≥80％)正极被认为是最有前途的是正极材料之一，具有强大的比容量、高的操作潜力和较低的成本。目前的锂离子电池正极材料主要为磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰三元材料。对高比容量和功率密度锂离子电池(libs)的需求不断增长，这对制造具有可获得容量和长期循环寿命的正极材料构成了挑战。在过去的几十年里，共沉淀已经成为工业界和学术界的主导技术。已经开发了各种先进的共沉淀技术，包括浓度梯度和径向排列的形态，以及最近对新型掺杂剂共沉淀的关注。然而，通过共沉淀技术制备的材料都保持5-15μm的球形二次颗粒直径，并且由许多尺寸通常在50-300nm量级的一次颗粒组成。虽然水热法制备的三元材料颗粒均匀、结晶度高，且反应过程易控制、生产成本低，但水热法制备的时间通常长达5-24h，且伴随着高温高压，存在不安全因素，不利于工业化大量生产。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种镍钴锰三元正极材料及其制备方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供一种镍钴锰三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将镍盐、钴盐、锰盐通过混合器混合后，加入蒸馏水配成混合盐溶液，加入沉淀剂，搅拌溶解，得到混合溶液；

5、(2)将混合溶液与溶剂在混合器中混合，得到前驱体分散液；

6、(3)将前驱体分散液通入管道反应器，控制温度和压力进行反应，得到前驱体；

7、(4)将前驱体煅烧5h后，与锂源混合，再次煅烧12-15h，研磨，得到镍钴锰三元正极材料。

8、优选的，步骤(1)中，所述镍盐为硫酸镍、乙酸镍、硝酸镍和氯化镍中的一种；所述钴盐为硫酸钴、乙酸钴、硝酸钴和氯化钴中的一种；所述锰盐为硫酸锰、乙酸锰、硝酸锰和氯化锰中的一种；镍、钴、锰元素比例为x:y:z。

9、更优选的，镍、钴、锰元素比例中，0<x<1,0<y<1，0<z<1,x+y+z＝1。

10、更优选的，步骤(1)中，所述混合盐溶液的浓度为0.5-2mol/l。

11、优选的，步骤(1)中，所述沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、尿素和氨水等中的一种或者几种的组合。

12、优选地，步骤(1)中，所述沉淀剂与所述混合盐溶液的摩尔浓度比为2-4:1。

13、优选的，步骤(2)中，所述溶剂为为聚乙烯醇、聚乙二醇、乙二醇、乙醇和聚环氧乙烯等中的一种或几种的组合。

14、更优选的，步骤(2)中，所述溶剂与所述混合溶液的体积比为1:1。

15、更优选的，步骤(2)中，所述混合器的温度与所述混合盐溶液的温度相同，用于控制所述前驱体分散液的温度与所述混合盐溶液的温度相同。

16、优选的，步骤(3)中，所述管道反应器为直管式反应器、u型管式反应器、盘管式反应器、多管式反应器中的任意一种。

17、优选的，步骤(3)中，所述管道反应器的温度为160-250℃，所述管道反应器的压力为2-4mpa，反应时间为1-30min。优选的，步骤(4)中，煅烧的温度为550℃，再次煅烧的温度为850-1000℃。

18、第二方面，本发明通过上述方法制备得到的一种镍钴锰三元正极材料。

19、采用上述技术方案，具有以下的有益效果：

20、(1)本发明提供一种镍钴锰三元正极材料的制备方法，利用水热和混锂煅烧得到粒径可控的镍钴锰三元正极材料，制备时间短，反应压强较小，更加安全；

21、(2)本发明提供一种镍钴锰三元正极材料，其粒径小，形貌可控；

22、本发明提供一种镍钴锰三元正极材料，作为正极材料所制备的扣式电池放电性能好、长期循环寿命高。

技术特征：

1.一种镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、尿素和氨水等中的一种或者几种的组合。

4.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合盐溶液的浓度为0.5-2mol/l，所述沉淀剂与所述混合盐溶液的摩尔浓度比为2-4:1。

5.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述溶剂与所述混合溶液的体积比为1:1。

6.根据权利要求4所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述溶剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、乙二醇、乙醇和聚环氧乙烯等中的一种或几种的组合。

7.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述管道反应器为直管式反应器、u型管式反应器、盘管式反应器、多管式反应器中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述管道反应器的温度为160-250℃，所述管道反应器的压力为2-4mpa，反应时间为1-30min。

9.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，煅烧的温度为550℃，再次煅烧的温度为850-1000℃。

10.一种如权利要求1～9任一所述制备方法制备得到的镍钴锰三元正极材料。

技术总结
本发明公开了一种镍钴锰三元正极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将镍盐、钴盐、锰盐通过混合器混合后，加入蒸馏水配成混合盐溶液，加入沉淀剂，搅拌溶解，得到混合溶液；(2)将混合溶液与溶剂在混合器中混合，得到前驱体分散液；(3)将前驱体分散液通入管道反应器，控制温度和压力进行反应，得到前驱体；(4)将前驱体煅烧5h后，与锂源混合，再次煅烧12‑15h，研磨，得到镍钴锰三元正极材料。本发明的镍钴锰三元正极材料为粒径较小的球形颗粒，作为正极材料制备得到的扣式电池放电性能好、长期循环寿命高。

技术研发人员：杨伟,王昱杰,谢佳烁,师文君,蔡晓峰,郑文芝,刘全兵
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15