一種高性能三元材料的制備方法技術

本發明專利技術涉及二次電池儲能材料新領域，特別涉及一種高電壓下高溫循環性能較好的三元材料的制備方法。包括將氫氧化鋰、淀粉、去離子水按照一定配比，配置成一定濃度的溶液，然后再與三元前驅體進行濕法混料充分混合均勻后，經過燒結、粉碎的步驟。采用本發明專利技術的鋰電池正極三元材料制得的鋰電池，在高電壓下具有較好的高溫循環性能，產品的電化學性能得以改善。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及二次電池儲能材料新領域，特別涉及一種制備高電壓下高溫循環性能較好的鋰電池正極三元材料的制備方法。
技術介紹
三元材料是鋰離子二次電池的一種正極活性材料，對電池的容量和壽命起到至關重要的作用，三元材料做正極的電池相對于鈷酸鋰電池安全性高。三元復合正極材料前驅體產品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料，里面鎳鈷錳的比例可以根據實際需要調整，例如523前驅體，即Ni:Co:Mn=5:2:3。隨著科學技術的發展，各種電氣化產品的誕生，鋰離子二次電池的應用也更加廣泛。對鋰離子電池性能的要求也更加提高，優化現有工藝制備高端的三元材料，以便制成電池后產品的電化學性能得到改善，具有很重要的實用價值。現有技術通常采用碳酸鋰固體粉末作為鋰的引入源與三元前驅體干法混合、燒結制備得到三元材料。這種以碳酸鋰作為鋰源的干法混合模式，鋰源與三元前驅體接觸不夠充分，混合不夠均勻， 較難滲入三元前驅體晶界的空隙內，存在的晶面容易阻止鋰離子的遷移，影響鋰電池的性能。因此需要一種新的高性能三元材料的制備方法，制備的三元材料產品制成電池后，電性能穩定，聞電壓下聞溫循環壽命得到提聞。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種制備高電壓下高溫循環性能較好的三元材料的制備方法，特別涉及三元材料的配鋰工藝。為實現以上本專利技術的目的，本專利技術采用如下的技術方案: ，其特征在于在反應器中添加一定量的淀粉作為粘結劑配置成一定濃度的淀粉水溶液，將一定量的氫氧化鋰作為鋰離子的引入源加入到淀粉水溶液中形成混合溶液，再加入一定比例的三元前驅體，使其在濕法環境下進行物料的混合均勻，然后脫水、高溫燒結、粉碎制得鋰電池正極材料。其中，所述淀粉加入量控制在所述淀粉水溶液質量的2% 10%。其中，所述氫氧化鋰加入量控制在所述混合溶液質量的20% 30%。其中，所述鋰與所述三元前驅體中總金屬摩爾比為1.05 1.20:1。所述鋰來源于氫氧化鋰；所述總金屬包括三元前驅體中的鎳、鈷、錳，可記為Li/N (N代表N1、Co、Mn的金屬總摩爾數，以下類同)。其中，所述濕法環境下物料的混合時間為2 4小時。其中，所述脫水工序將物料脫水后的水分控制在10% 15%，例如采用具有加熱夾套、負壓抽氣的混料機，對物料進行烘干處理，但不限于此。其中，所述高溫燒結工序燒結溫度曲線為2 3小時升至600°C，4 5小時升至960°C，然后保溫9 10小時。其中，所述粉碎工序將制備的三元材料的粒度控制在9 13 μ m，單晶顆粒在I 4 μ m，例如采用氣流粉碎，但不限于此。令人欣喜的是，采用本專利技術制備的三元正極材料，在條件測試、3 4.5V電壓、50周，容量保持率在90%以上。本專利技術方法生產的三元正極材料，通過配鋰方法的改進，鋰離子均勻的分撒于水溶液中，與三元前驅體的接觸面積極具增大，這樣更易滲入三元前驅體晶界的空隙內，在燒制過程中使得單晶顆粒在以往的< Iym基礎上長大至I 4μπι。單晶顆粒的長大，晶面的減少，使得鋰離子的遷移更加的容易，電阻率明顯降低，因此該產品制備的電池性能得以提升。此外，本專利技術還具有如下有益效果:1)工藝流程簡單，反應易于控制；2)本專利技術工藝條件所生產的三元材料產品制成電池后，電性能穩定，高電壓下高溫循環壽命得到提高。附圖說明圖1為改進前三元材料的掃描電鏡譜圖。圖2為本專利技術實施例1制備樣品的掃描電鏡譜圖。圖3為經本發 明改進前后三元材料樣品在3 4.5V、45°C下、0.7C電性能循環數據譜圖；其中a為改進前，b為改進后。具體實施例方式下面結合更具體的實施方式對本專利技術做進一步展開說明，但需要指出的是，本專利技術的高性能三元材料的制備方法并不限于這種特定的工藝或配比。對于本領域技術人員顯然可以理解的是，以下的說明內容即使不做任何調整或修正，也可以直接適用于在此未指明的其他工藝參數。實施例1 混料罐300m3，加入97kg的去離子水，然后加入3kg的淀粉，配置成濃度為3%的淀粉溶液。按照加入35.0Okg的氫氧化鋰，配置成混合溶液濃度為25.9%氫氧化鋰混合溶液。然后加入64.70kg的三元523前驅體，控制Li/N比為1.10。開啟混料罐，2.5小時后停機，然后將物料打入壓濾機進行壓濾，使用快速水分測試儀，測試物料水分，達到15%以內后，停止壓濾，將物料卸入相應的容器內。后經將物料逐一進入溫度曲線為2小時升至600°C，5小時升至960°C，保溫9小時的窯爐內進行焙燒。燒結完畢后經氣流粉碎機，將物料粒徑大小控制在9 13 μ m。如圖2所示，制備的三元材料的粒度為9 13 μ m，單晶顆粒在2 4 μ m。將制備的三元材料制成扣式電池后，進行測試，如圖3所示，其3 4.5V、45°C下、0.7C電性能容量保持率在90%以上。實施例2 混料罐300m3，加入95kg的去離子水，然后加入5kg的淀粉，配置成濃度為5%的淀粉溶液。按照加入35.0Okg的氫氧化鋰。然后加入61.79kg的三元523前驅體，控制Li/N比為1.15。開啟混料罐，3小時后停機，然后將物料打入壓濾機進行壓濾，使用快速水分測試儀，測試物料水分，達到15%以內后，停止壓濾，將物料卸入相應的容器內。后經將物料逐一進入溫度曲線為2小時升至600°C，5小時升至960°C，保溫9小時的窯爐內進行焙燒。燒結完畢后經氣流粉碎機，將物料粒徑大小控制在9 13 μ m。實施例3 混料罐300m3，加入95kg的去離子水，然后加入5kg的淀粉，配置成濃度為3%的淀粉溶液。按照加入40.0Okg的氫氧化鋰。然后加入68.82g的三元523前驅體，控制Li/N比為1.18。開啟混料罐，2.5小時后停機，然后將物料打入壓濾機進行壓濾，使用快速水分測試儀，測試物料水分，達到15%以內后，停止壓濾，將物料卸入相應的容器內。后經將物料逐一進入溫度曲線為2小時升至600°C，5小時升至960°C， 保溫10小時的窯爐內進行焙燒。燒結完畢后經氣流粉碎機，將物料粒徑大小控制在9 13 μ m。實施例4 混料罐300m3，加入94kg的去離子水，然后加入6kg的淀粉，配置成濃度為3%的淀粉溶液。按照加入42.0Okg的氫氧化鋰，然后加入71.06kg的三元523前驅體，控制Li/N比為1.20。開啟混料罐，3.5小時后停機，然后將物料打入壓濾機進行壓濾，使用快速水分測試儀，測試物料水分，達到15%以內后，停止壓濾，將物料卸入相應的容器內。后經將物料逐一進入溫度曲線為2小時升至600°C，5小時升至960°C，保溫10小時的窯爐內進行焙燒。燒結完畢后經氣流粉碎機，將物料粒徑大小控制在9 13 μ m。盡管上文對本專利技術的具體實施方式給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，我們可以依據本專利技術的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高性能三元材料的制備方法，其特征在于在反應器中添加一定量的淀粉作為粘結劑配置成一定濃度的淀粉水溶液，將一定量的氫氧化鋰作為鋰離子的引入源加入到淀粉水溶液中形成混合溶液，再加入一定比例的三元前驅體，使其在濕法環境下進行物料的混合均勻，然后脫水、高溫燒結、粉碎制得鋰電池正極材料。

【技術特征摘要】
1.一種高性能三元材料的制備方法，其特征在于在反應器中添加一定量的淀粉作為粘結劑配置成一定濃度的淀粉水溶液，將一定量的氫氧化鋰作為鋰離子的引入源加入到淀粉水溶液中形成混合溶液，再加入一定比例的三元前驅體，使其在濕法環境下進行物料的混合均勻，然后脫水、高溫燒結、粉碎制得鋰電池正極材料。2.根據權利要求1所述的高性能三元材料的制備方法，其特征在于所述淀粉加入量控制在所述淀粉水溶液質量的2% 10%。3.根據權利要求1所述的高性能三元材料的制備方法，其特征在于所述氫氧化鋰加入量控制在所述混合溶液質量的20% 30%。4.根據權利要求1所述的高性能三元材料的制備方法，其特征在于所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高濤，孫衛華，陳亮，
申請(專利權)人：安徽亞蘭德新能源材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：