正极材料的制备方法、正极材料及锂离子电池与流程

本申请涉及电池材料的，尤其涉及一种正极材料的制备方法、正极材料及锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池正极材料主要包括三元材料(ncm、nca)、磷酸铁锂(lfp)、钴酸锂(lco)。三大正极材料因各自元素组成以及材料结构上的差异表现出不同的电化学性能，因而被应用于不同的市场。其中，钴酸锂正极材料因其高电压、高功率和稳定的循环性能，被广泛应用在3c、电动汽车、电动工具、储能和可穿戴电子产品等领域。磷酸铁锂正极材料的高循环性能、高安全性能、低成本以及环境友好等特点使其在动力锂离子电池中具有突出应用前景。三元正极材料具有高能量密度和循环性能优的特点广泛运用于电动汽车等大型动力电池市场。

2、近年来，对锂离子电池充放电速率的要求越来越高。然而由于锂离子在电极中扩散缓慢而引起的动力学问题限制了锂离子电池的高倍率充放电。为了克服上述问题，人们想到通过对正极材料的纳米化，使正极材料具有更高的表面积和更短的锂离子扩散长度，进而提高锂离子的扩散速率。

3、纳米化的正极材料制备方法大致分溶液法和高温固相烧结两个阶段。溶液法主要包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、均相沉淀、微乳液法等制备前驱体，再进行高温固相烧结得到相应的正极材料。目前工业上广泛运用的主要是溶液共沉淀法-高温固相烧结的方式，然而，这种制备方法需要制备前驱体后，再将前驱体进行高温固相烧结两个步骤，此种制备工艺较为繁琐。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种正极材料的制备方法、正极材料及锂离子电池。

2、为实现上述目的，本申请提供了一种正极材料的制备方法，所述制备方法包括：提供包括可溶性金属盐的第一溶液和包括锂盐和氧化剂的第二溶液；提供微通道反应器，所述微通道反应器包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道和所述第二通道连接于所述第三通道的同一端部；将所述微通道反应器置于160-300℃的温度下，并将所述第一溶液和所述第二溶液分别泵入所述第一通道和所述第二通道，使得所述第一溶液和所述第二溶液在所述第三通道内混合并反应以得到混合溶液，反应时间为0.02-1h，所述微通道反应器内的压强为0.4-12mpa；对所述混合溶液进行固液分离，得到滤渣，洗涤烘干所述滤渣，得到所述正极材料。

3、在一些可能的实现方式中，所述微通道反应器恒温置于200-300℃。

4、在一些可能的实现方式中，所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道的内径均为0.01-10mm。

5、在一些可能的实现方式中，所述可溶性金属盐包括亚铁盐，所述第二溶液还包括磷酸盐，其中，所述第二溶液中的锂盐与所述第一溶液中的亚铁盐的摩尔比为(1.2-3)：1。

6、在一些可能的实现方式中，所述可溶性金属盐包括钴盐，所述第二溶液中的锂盐与所述第一溶液中的钴盐的摩尔比为(1.2-10)：1。

7、在一些可能的实现方式中，所述可溶性金属盐包括镍盐、钴盐、锰盐或者包括镍盐、钴盐、铝盐，所述第二溶液还包括碱液。

8、在一些可能的实现方式中，在所述第一溶液中，镍盐：钴盐：锰盐或镍盐：钴盐：铝盐的摩尔比均为(4-9):(0.5-5):(1-2)。

9、在一些可能的实现方式中，所述第一溶液中可溶性金属盐的浓度为0.2-3mol/l，所述第二溶液的浓度为0.2-5mol/l。

10、本申请还提供了一种由所述制备方法制备的正极材料。

11、本申请还提供一种锂离子电池，包括所述正极材料。

12、本申请中提供的正极材料的制备方法中，第一溶液和第二溶液在微通道反应器内混合反应并控制微通道反应器的压强、温度和反应时间，可以直接得到粒径、形貌均匀可控的正极材料，在此过程中，并不需要再次经过高温固相烧结步骤，从而也省略常规制备过程中对合成的正极材料进行破碎、对辊、球磨混料等步骤。同时，在本申请中，第一溶液和第二溶液在微通道反应器内混合反应可以直接制备正极材料，此方法可以实现正极材料的连续化生产，在制备正极材料的过程中并不需要增加额外的步骤，简化了制备工艺，提高了生产效率，利于工业化生产。

技术特征：

1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.如权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述微通道反应器恒温置于200-300℃。

3.如权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道的内径均为0.01-10mm。

4.如权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述可溶性金属盐包括亚铁盐，所述第二溶液还包括磷酸盐，其中，所述第二溶液中的锂盐与所述第一溶液中的亚铁盐的摩尔比为(1.2-3)：1。

5.如权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述可溶性金属盐包括钴盐，所述第二溶液中的锂盐与所述第一溶液中的钴盐的摩尔比为(1.2-10)：1。

6.如权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述可溶性金属盐包括镍盐、钴盐、锰盐或者包括镍盐、钴盐、铝盐，所述第二溶液还包括碱液。

7.如权利要求6所述的正极材料的制备方法，其特征在于，在所述第一溶液中，镍盐：钴盐：锰盐或镍盐：钴盐：铝盐的摩尔比均为(4-9):(0.5-5):(1-2)。

8.如权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一溶液中可溶性金属盐的浓度为0.2-3mol/l，所述第二溶液的浓度为0.2-5mol/l。

9.一种正极材料，其特征在于，其由如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的正极材料。

技术总结
本申请提供了一种正极材料的制备方法、正极材料及锂离子电池，制备方法包括：提供包括可溶性金属盐的第一溶液和包括锂盐和氧化剂的第二溶液；微通道反应器包括第一通道、第二通道和第三通道，第一通道和第二通道连接于第三通道的同一端部；将微通道反应器置于160‑300℃的温度下，并将第一溶液和第二溶液分别泵入第一通道和第二通道，使得第一溶液和第二溶液混合并反应以得到混合溶液，反应时间为0.02‑1h，微通道反应器内的压强为0.4‑12MPa；对混合溶液进行固液分离，得到滤渣，洗涤烘干滤渣，得到正极材料。本申请提供的制备方法可以实现正极材料的连续化生产，在制备正极材料的过程中并不需要增加额外的步骤，简化了制备工艺，提高了生产效率。

技术研发人员：谢文彬,张见,罗小成,曾雷英,詹威
受保护的技术使用者：厦门厦钨新能源材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17