一种碳包覆镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，属于锂电池正极材料制备技术领域。本发明专利技术实施例通过向含有锂盐、镍盐、钴盐和锰盐的溶液中加入螯合剂和碳源，并对其进行高温喷雾热解，得到前驱粉体，对前驱体粉体进行振实或者压实，使其振实或者压实密度为0.3g/cm3-3.2g/cm3，以使锂、镍、钴和锰离子在粉体中的分散均匀，且接触紧密；然后对该前驱粉体进行煅烧，冷却后即得到导电性能好，循环稳定性高的碳包覆镍钴锰酸锂正极材料。其中该碳包覆镍钴锰酸锂正极材料包括：镍钴锰酸锂和包覆在镍钴锰酸锂表面的碳。本发明专利技术实施例提供的方法操作简单，易控制，易于规模化工业生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术实施例公开了一种碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，属于锂电池正极材料制备
。本专利技术实施例通过向含有锂盐、镍盐、钴盐和锰盐的溶液中加入螯合剂和碳源，并对其进行高温喷雾热解，得到前驱粉体，对前驱体粉体进行振实或者压实，使其振实或者压实密度为0.3g/cm3-3.2g/cm3，以使锂、镍、钴和锰离子在粉体中的分散均匀，且接触紧密；然后对该前驱粉体进行煅烧，冷却后即得到导电性能好，循环稳定性高的碳包覆镍钴锰酸锂正极材料。其中该碳包覆镍钴锰酸锂正极材料包括：镍钴锰酸锂和包覆在镍钴锰酸锂表面的碳。本专利技术实施例提供的方法操作简单，易控制，易于规模化工业生产。【专利说明】
本专利技术涉及锂电池正极材料制备
，特别涉及一种碳包覆镍钴锰酸锂正极 材料及其制备方法。
技术介绍
由于环境污染和能源匮乏的压力，迫使各国努力寻找新的能源和发展新的交通工 具。同时随着信息技术的发展，航天技术和现代化武器的迫切需要，导致了电子仪器设备 的小型化，新型的电子仪器设备又不断问世。对电池产业提出了更高的要求，小型高能、高 可靠性电池的需求量迅速增加。为适应这种需求，大量新系列和新结构的化学与物理电源 及系统迅速诞生并发展起来，锂离子电池正是这一时代的产物。目前商业化的锂离子电池 主要采用LiC 〇02作为正极材料，因钴资源稀少、成本高、污染环境和抗过充能力较差，限制 了其应用领域的拓展，特别是在动力电池中的应用。LiNi0 2比容量大，但是制备时易生成 非化学计量比的产物，结构的稳定性和热稳定性差。LiMn02比容量稍大，但其属于热力学 亚稳态，结构不稳定，存在Jahn-Teller效应、循环性能较差。镍钴锰酸锂正极材料，例如 LiNi1/3C〇1/3Mn1/302综合了 LiC〇02、LiNi02、LiMn02三类材料的优点，弥补了各自的不足，具有 成本低、比容量高、循环寿命长、安全性能好等优点。不仅可取代目前在小型便携式电源中 应用的钴酸锂正极材料，而且在大功率锂离子动力电池等方面显现出了巨大的发展潜力， 可用于小型电池和动力电池中，在当今具有广阔的应用市场。 目前镍钴锰酸锂正极材料的制备方法有很多种，主要有固相法、共沉淀法、复合碳 酸盐法、溶胶-凝胶法、熔盐法、乳液干燥法及超声喷雾高温分解法等。高温固相法具有工 艺流程短，设备简单、易于大规模生产等优点，但反应耗时长，能耗大，并且使用固相法直接 烧结上述原料，容易出现混料不均、无法形成均相共熔体，以及各批次产物质量不稳定等问 题，严重影响电化学性能。溶胶-凝胶法合成的产物一般颗粒细小，粒径分布均匀，结晶性 能好，初始容量较高，但合成原料一般采用有机试剂，成本较高，难以实际应用。共沉淀法、 复合碳酸盐法需严格控制反应条件，使得各种金属离子同时同步沉淀，从而保证产物中各 元素分布均匀，但是很难实现，通常得不到理想的比例。 举例来说，现有技术通过使用复合碳酸盐法来制备镍钴锰酸锂正极材料，具体步 骤如下：将可溶性镍盐、钴盐、锰盐与沉淀剂反应得到镍钴锰的复合碳酸盐，然后将该碳酸 盐与氢氧化锂反应，喷雾干燥后得到镍钴锰酸锂的前驱体，前驱体经过两次烧结后，得到镍 钴锰酸锂正极材料。 专利技术人发现现有技术至少存在以下问题： 现有技术操作过程不易控制，且所制备的镍钴锰酸锂正极材料导电性能较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供了一种导电性能好的碳包覆镍钴锰酸锂正 极材料及其简单易操作的制备方法。为了解决上述技术问题，提供以下的技术方案： 第一方面，本专利技术实施例提供了一种碳包覆镍钴锰酸锂正极材料，包括：镍钴锰酸 锂和包覆在所述镍钴锰酸锂表面的碳。 具体地，作为优选，所述镍钴锰酸锂的化学分子式为LiNixC〇yM ni_x_y02，其中 0. 3 ^ X < 1,0. 03 ^ y ^ 0. 5〇 具体地，作为优选，所述碳包覆镍钴锰酸锂正极材料中，所述碳的质量百分含量为 om 作为优选，所述碳的质量百分含量为0. 5% -4%。 作为优选，所述碳的质量百分含量为3%。 具体地，作为优选，所述碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的振实或者压实密度为0. 3g/ cm3_3. 2g/cm3。 作为优选，所述碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的振实或者压实密度为2. Og/ cm3_3. 0g/cm3〇 作为优选，所述碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的振实密度为2. 8g/cm3。 具体地，作为优选，所述碳包覆镍钴猛酸锂正极材料的粒径D50为0. 5 μ m-5 μ m。 作为优选，所述碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的粒径D50为0. 5 μ m-3 μ m。 具体地，作为优选，所述碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的比表面积为0. 2m2/g_l. lm2/ g° 作为优选，所述碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的比表面积为0. 5m2/g-l. 0m2/g。 作为优选，所述碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的比表面积为0. 9m2/g。 第二方面，本专利技术实施例提供了一种碳包覆镍钴锰酸锂正极材料在制备锂离子电 池中的应用。 第三方面，本专利技术实施例提供了一种碳包覆镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包 括： 步骤a、将预定量的锂盐和/或氢氧化锂、镍盐、钴盐和锰盐溶解在溶剂中，得到第 一溶液，向所述第一溶液中加入螯合剂和碳源，混合均匀，得到第二溶液； 步骤b、对所述第二溶液进行高温喷雾热解，得到前驱粉体，将所述前驱粉体振实， 使所述前驱粉体的振实或者压实密度为〇. 3g/cm3-3. 2g/cm3 ; 步骤c、对振实或者压实后的所述前驱粉体进行煅烧，冷却至室温，得到所述碳包 覆镍钴锰酸锂正极材料。 具体地，作为优选，所述步骤a中，按照物质的量比为Li :Ni :Co :Mn = 1. 01-1. 10 : x :y :l-x-y，其中0. 3彡x < 1，0. 03彡y彡0. 5,将预定量的锂盐和/或氢氧化锂、镍盐、钴 盐和锰盐溶解在溶剂中，得到所述第一溶液。 具体地，作为优选，所述锂盐、镍盐、钴盐和锰盐的总物质的量与所述螯合剂的物 质的量的比为1 :1-1:1. 2。 具体地，作为优选，所述步骤a中，所述溶剂为水和/或乙醇。 具体地，作为优选，所述步骤a中，所述第一溶液的浓度为0· 3mol/L-2. 5mol/L。 作为优选，所述第一溶液的浓度为〇· 5mol/L-l· 5mol/L。 具体地，所述步骤a中，所述镍盐为硝酸镍、醋酸镍、硫酸镍和氯化镍中的至少一 种。 具体地，所述步骤a中，所述钴盐为硝酸钴、醋酸钴、硫酸钴和氯化钴中的至少一 种。 具体地，所述步骤a中，所述锰盐为硝酸锰、醋酸锰、硫酸锰和氯化锰中的至少一 种。 具体地，所述步骤a中，所述锂盐为硝酸锂、醋酸锂、氯化锂和硫酸锂中的至少一 种。 具体地，所述步骤a中，所述螯合剂为柠檬酸、乙醇酸、三乙醇胺、丙烯酸和脂肪酸 中的至少一种。 具体地，所述步骤a中，所述碳源为柠檬酸、乙醇酸、三乙醇胺、丙烯酸、脂肪酸、蔗 糖、聚乙烯醇、葡萄糖、聚丙烯腈、聚氯乙烯、酚醛树脂和浙青中的至少一种。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳包覆镍钴锰酸锂正极材料，包括：镍钴锰酸锂和包覆在所述镍钴锰酸锂表面的碳。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘三兵，朱广燕，梅周盛，卢磊，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34