一种钴镍锰锂电池正极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及镍钴锰酸锂正极材料，具体说是一种钴镍锰锂电池正极材料的制备方法，其包括按化学计量比将固态Mn(NO3)2、CoCO3和Ni(NO3)2·6H2O混合并球磨，得到混合颗粒；再将上述混合颗粒和固态Li2CO3混合投入旋转的滚筒内腔中甩出；甩出的混合物再次投入所述滚筒内腔中，得到混合均匀的混合物，加入分散剂进行机械活化；然后干燥得到前驱体；将前驱体进行预烧；预烧后进行研磨，再焙烧，获得钴镍锰锂电池正极材料。本发明专利技术首先利用球磨机对三元材料进行球磨，使得材料粒径均匀，再利用离心力和风扇使得混合的物料实现无规则循环运动，从而达到混料均匀无死角的目的；再通过预烧和焙烧获得电化学性能优良的钴镍锰酸锂正极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及镍钴锰锂电池正极材料，具体说是一种钴镍锰锂正极材料的制备方法。
技术介绍
近几年来，新型的锂离子复合正极材料发展迅速，尤其是镍钴锰锂正极材料，其成为国内外专家学者研究的热点。与商业化的LiCoO2相比，镍钴锰锂正极材料具有成本低廉的优势；与LiNiO2相比，镍钴锰锂正极材料更易合成，并且循环性能和热稳定性相对较好；相对尖晶石LiMn2O4来说，镍钴锰锂正极材料在充放电过程中结构更稳定，不会发生Jahn-Teller效应，且Mn离子稳定，不会发生Mn离子在电解液中的溶解；与LiFePO4相比，镍钴锰锂正极材料振实密度大，电位平台高。目前，镍钴锰锂正极材料的制备方法包括高温固相法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、水热合成法和燃烧法等，但采用较多的仍然是共沉淀法，该方法操作复杂、重复性较差且需要严格控制实验条件，在一定程度上限制了镍钴锰锂正极材料的工业化生产和实际应用。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种可获得优良电化学性能的钴镍锰锂电池正极材料的制备方法，其包括以下步骤：本专利技术采用的技术方案为：一种钴镍锰锂电池正极材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）按化学计量比将固态Mn(NO3)2、CoCO3和Ni(NO3)2·6H2O混合并球磨，得到混合颗粒；（2）再将上述混合颗粒和固态Li2CO3混合投入旋转的滚筒内腔中，旋转的滚筒在离心力作用下将混合物从内腔甩出；甩出的混合物再次投入所述滚筒内腔中；如此循环，得到混合均匀的混合物；（3）向上述混合均匀的混合物中加入分散剂进行机械活化；（4）然后将活化后的浆料置于干燥箱内干燥，得到前驱体；（5）将前驱体进行预烧；（6）预烧后进行研磨，再焙烧，获得钴镍锰锂电池正极材料。作为优选，所述混合物从上向下投入高速旋转的立式滚筒内腔中，高速旋转的滚筒在离心力作用下将内腔中的混合物从下侧侧壁的通孔甩出；设置于滚筒下侧的风扇将甩出的混合物由下向上吹送至滚筒上侧的筒盖，混合物撞击筒盖后再次投入滚筒内腔中。作为优选，球磨时采用350—400r/min的转速进行，球磨时间45—60min。作为优选，机械活化采用行星球磨机，行星球磨机采用180--220r/min的转速进行机械活化，机械活化的时间为3.5—4.5h。作为优选，机械活化时的球料质量比为（8—9）：1。作为优选，干燥时，干燥箱保持60—80℃的温度。作为优选，预烧温度为450--550℃，时间为4—5h。作为优选，焙烧的温度为800--900℃，时间为9—10h。从以上技术方案可知，本专利技术首先利用球磨机对三元材料进行球磨，使得材料粒径均匀，再利用离心力和风扇使得混合的物料实现无规则循环运动，从而达到混料均匀无死角的目的；且混合物与筒盖撞击，可使混合物之间产生适度的粘合作用，从而保证后续的烧结时锂离子均匀嵌入前驱体中；然后将混合物进行机械活化，进一步使前驱体颗粒分布均匀，粒径均匀；再通过预烧和焙烧获得电化学性能优良的钴镍锰酸锂正极材料。具体实施方式下面将详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。一种钴镍锰锂电池正极材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）按化学计量比将固态Mn(NO3)2、CoCO3和Ni(NO3)2·6H2O混合并球磨，球磨时球磨机采用350—400r/min的转速进行球磨，球磨时间45—60min，使得三元材料初步混合，得到混合颗粒。（2）再将上述混合颗粒和固态Li2CO3混合投入旋转的滚筒内腔中，具体是将混合物从上向下投入高速旋转的立式滚筒内腔中，采用立式滚筒有利于进料和出料;旋转的滚筒在离心力作用下将混合物从内腔甩出,实施过程中，滚筒下侧侧壁沿周向设置数个通孔，从而使得高速旋转的滚筒在离心力作用下将内腔中的混合物从下侧侧壁的通孔甩出。（3）甩出的混合物再次投入所述滚筒内腔中，作为优选，在滚筒下侧设置送风系统，如风扇；在滚筒设置筒盖；风扇将甩出的混合物由下向上吹送至滚筒上侧的筒盖后，混合物撞击筒盖后再次投入滚筒内腔中，如此循环，从而达到混料无死角，得到混合均匀的混合物。（4）向上述混合均匀的混合物中加入分散剂进行机械活化，分散剂可采用无水乙醇等，有利于分散、球磨；机械活化采用行星球磨机，球料质量比为（8—9）：1；行星球磨机采用180--220r/min的转速进，活化的时间为3.5—4.5h。这样可以改善物料之间的界面接触，促进后续合成过程中晶核生成和发育生长的速度，起到晶粒细化的作用。（5）然后将活化后的浆料置于干燥箱内干燥，得到前驱体；干燥时，干燥箱保持60—80℃的温度。（4）将前驱体进行预烧，预烧温度为450--550℃，时间为4—5h；预烧后进行研磨，再焙烧，焙烧的温度为800--900℃，时间为9—10h，获得钴镍锰酸锂正极材料。实施例1按化学计量比将固态Mn(NO3)2、CoCO3、Ni(NO3)2·6H2O混合并采用350r/min的转速进行球磨，球磨时间45min；再将上述混合颗粒和固态Li2CO3混合物从上向下投入高速旋转的立式滚筒内腔中，高速旋转的滚筒在离心力作用下将内腔中的混合物从下侧侧壁的通孔甩出；风扇将甩出的混合物由下向上吹送至滚筒上侧的筒盖后，混合物撞击筒盖后再次投入滚筒内腔中，如此循环；约10分钟后，将混合物置于行星球磨机中并加入适量的无水乙醇，再采用球料质量比为8：1，180/min的转速球磨4.5h，然后将球磨后的浆料置于60℃的干燥箱内干燥，得到前驱体；将前驱体进行预烧，预烧温度为450℃，时间为5h；预烧后进行研磨，再焙烧，焙烧的温度为800℃，时间为10h，获得镍钴锰酸锂正极材料。对该材料性能测试获得：在40℃，2—4.8V的电压，60mA/g电流的充放电条件下，材料的初始容量为309.44mAh/g，循环性能优良，前30次循环衰减率仅为0.15%，后继150mA/g进行充电，经30次循环容量几乎无衰减。实施例2按化学计量比将固态Mn(NO3)2、CoCO3、Ni(NO3)2·6H2O混合并采用380r/min的转速进行球磨，球磨时间60min；再将上述混合颗粒和固态Li2CO3混合物从上向下投入高速旋转的立式滚筒内腔中，高速旋转的滚筒在离心力作用下将内腔中的混合物从下侧侧壁的通孔甩出；风扇将甩出的混合物由下向上吹送至滚筒上侧的筒盖后，混合物撞击筒盖后再次投入滚筒内腔中，如此循环；约12分钟后，将混合物置于行星球磨机中并加入适量的无水乙醇，再采用采用球料质量比为9：1，200/min的转速球磨4h，然后将球磨后的浆料置于70℃的干燥箱内干燥，得到前驱体；将前驱体进行预烧，预烧温度为500℃，时间为4.5h；预烧后进行研磨，再焙烧，焙烧的温度为850℃，时间为9.5h，获得镍钴锰酸锂正极材料。对该材料性能测试获得：在40℃，2—4.8V的电压，60mA/g电流的充放电条件下，材料的初始容量为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钴镍锰锂电池正极材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）按化学计量比将固态Mn(NO3)2、CoCO3和Ni(NO3)2·6H2O混合并球磨，得到混合颗粒；（2）再将上述混合颗粒和固态Li2CO3混合投入旋转的滚筒内腔中，旋转的滚筒在离心力作用下将混合物从内腔甩出；甩出的混合物再次投入所述滚筒内腔中；如此循环，得到混合均匀的混合物；向上述混合均匀的混合物中加入分散剂进行机械活化；（4）然后将活化后的浆料置于干燥箱内干燥，得到前驱体；（5）将前驱体进行预烧；（6）预烧后进行研磨，再焙烧，获得钴镍锰锂电池正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种钴镍锰锂电池正极材料的制备方法，其包括以下步骤：
（1）按化学计量比将固态Mn(NO3)2、CoCO3和Ni(NO3)2·6H2O混合并球磨，得到混合颗粒；
（2）再将上述混合颗粒和固态Li2CO3混合投入旋转的滚筒内腔中，旋转的滚筒在离心力作用下将混合物从内腔甩出；甩出的混合物再次投入所述滚筒内腔中；如此循环，得到混合均匀的混合物；向上述混合均匀的混合物中加入分散剂进行机械活化；
（4）然后将活化后的浆料置于干燥箱内干燥，得到前驱体；
（5）将前驱体进行预烧；
（6）预烧后进行研磨，再焙烧，获得钴镍锰锂电池正极材料。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：所述混合物从上向下投入高速旋转的立式滚筒内腔中，高速旋转的滚筒在离心力作用下将内腔中的混合物从下侧侧壁的通孔甩出；设置于滚筒下侧的风扇将甩出的混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎超英，吴沛荣，
申请(专利权)人：柳州凯通新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45