锂离子电池正极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种工艺简单，成本低廉，可大规模生产，产品性能优良的锂离子电池正极材料的制备方法。包括以下步骤：按照一定的摩尔比称取相应的锂源化合物、镍源化合物、钴源化合物、铝源化合物，放入高速混合机中进行混合，混合方式先低速混合5‑10分钟，再高速混合5‑15分钟；将初步混合后的原料送入密闭气槽中，原料在密闭气槽内部相互撞击，相互摩擦，得到充分粉碎、混合，使原料得到充分的活化；将高速气流粉碎活化后的原料置于高温隧道炉窑中，氧气气氛下，先以3‑5℃/min的速度升至450‑550℃保温4‑12h，再以8‑10℃/min的速度升至700‑850℃保温12‑24h，制得正极材料粉体，经气流粉碎分级、过筛即得最终合成产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池电极材料
，尤其涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池作为一种绿色二次电池，具有重量轻、体积小、放电平台高、容量大、循环寿命长、无记忆效应等优点，已广泛应用于手机、相机、笔记本电脑等移动式电子电器，同时也正越来越多地用于人造卫星、航空航天、电动自行车、电动汽车等领域。目前，锂离子电池用正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂，但这些材料能量密度都有限，固需要开发更高能量密度的Li1+xNiyCozAl1-y-zO2(0≤x≤0.1，0.7≤y≤0.9，0.1≤z≤0.3)材料来适应市场需求。现在Li1+xNiyCozAl1-y-zO2(0≤x≤0.1，0.7≤y≤0.9，0.1≤z≤0.3)的工业化合成通常采用固相合成及液相共沉淀法，共沉淀法是先制备镍钴铝前驱体，再用前驱体与锂盐混合。固相法现有多采用球磨机来对其进行混合，混合时间较长，能耗高，且混合均匀程度大大受到限制，无法达到分子级别的均匀程度，由此需要更高的热处理温度和更长的时间来完成，产品的性能方面也会受到相应的影响，且批次间的稳定性相对较低。液相法虽然可以解决此类问题，但工艺条件复杂，产量较低，成本较高。针对以上问题，本专利技术采用高速气流来对镍源化合物、钴源化合物、铝源化合物、锂源化合物进行冲击，在实现物料均匀快速混合的同时，使混合物得到充分活化，既降低合成温度和缩短合成时间，且所得到的产品均一性好，电化学性能优异。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种锂离子电池正极材料的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。专利
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种工艺简单，成本低廉，可大规模生产，产品性能优良的锂离子电池正极材料的制备方法。本专利技术的锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照一定的摩尔比称取相应的锂源化合物、镍源化合物、钴源化合物、铝源化合物，放入高速混合机中进行混合，混合方式先低速混合5-10分钟，再高速混合5-15分钟；2)将初步混合后的原料送入密闭气槽中，原料在密闭气槽内部相互撞击，相互摩擦，得到充分粉碎、混合，使原料得到充分的活化；高速气流流速为100-200m/s；3)将高速气流粉碎活化后的原料置于高温隧道炉窑中，氧气气氛下，先以3-5℃/min的速度升至450-550℃保温4-12h，再以8-10℃/min的速度升至700-850℃保温12-24h，制得正极材料粉体，经气流粉碎分级、过筛即得最终合成产品；进一步的，根据本专利技术所述的镍钴铝锂的制备方法，其特征在于，所述镍源化合物、钴源化合物选自为镍、钴的氧化物、硝酸盐、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、氢氧化物；所述铝源化合物为氧化铝或氢氧化铝；所述锂源化合物为碳酸锂或氢氧化锂；所述的密闭气槽是高速气流磨或气流粉碎机，所述气槽上部有旋风集尘器或粉尘收集袋。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：1.采用高速气流来对原料进行的冲击作用，使原料在高速运动的过程中相互碰撞，相互分散，达到充分混合均匀的效果。2.在原料相互碰撞相互摩擦的过程中使原料的活性增强了，在烧结过程中促进反应的进行，使其在较低的温度及较短的保温时间下就能达到优良的性能。3.工艺过程简单，生产可控制性强，产品性能优良，批次一致性好。4.生产成本低，对设备的要求低，操作简单，生产效率高，对环境污染小，适合工业化生产。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明：图1为本专利技术实施例1的产品0.1C下充放电曲线；图2为本专利技术实施例1产品循环曲线；图3为本专利技术实施例1产品XRD图谱。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照一定的摩尔比称取相应的锂源化合物、镍源化合物、钴源化合物、铝源化合物，放入高速混合机中进行混合，混合方式先低速混合5-10分钟，再高速混合5-15分钟；2)将初步混合后的原料送入密闭气槽中，原料在密闭气槽内部相互撞击，相互摩擦，得到充分粉碎、混合，使原料得到充分的活化；高速气流流速为100-200m/s；3)将高速气流粉碎活化后的原料置于高温隧道炉窑中，氧气气氛下，先以3-5℃/min的速度升至450-550℃保温4-12h，再以8-10℃/min的速度升至700-850℃保温12-24h，制得正极材料粉体，经气流粉碎分级、过筛即得最终合成产品；所述镍源化合物、钴源化合物选自为镍、钴的氧化物、硝酸盐、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、氢氧化物；所述铝源化合物为氧化铝或氢氧化铝；所述锂源化合物为碳酸锂或氢氧化锂；所述的密闭气槽是高速气流磨或气流粉碎机，所述气槽上部有旋风集尘器或粉尘收集袋。实例1首先按摩尔比例1.06∶0.8∶0.15∶0.05称取碳酸锂、碳酸镍、碳酸钴、 氧化铝。将称取后的原料放入高速混合机中，低速混合5分钟，再高速混合15分钟。将初混后的原料通过喷嘴喷入密闭气槽，进气压力1.0Mpa，空气流量12m3/min，进料速度5Kg/min。物料通过旋风集尘器收集。将混合活化后的原料置入电隧道窑中，在氧气气氛中先以5℃/min的速度升至500℃保温8h，再以10℃/min的速度升至780℃保温20h，经气流粉碎分及筛分后得到镍钴铝锂产品。如图1-3所示，本实施例制得的镍钴铝锂产品振实密度达到2.25g/cm3，制成2025扣式电池2.75V～4.3V、0.1C下的放电容量达到186.4mAh/g，0.5C下放电容量为172.4mAh/g，循环50次容量保持率为95.6％。实例2首先按摩尔比例1.05∶0.75∶0.2∶0.05称取氢氧化锂、氢氧化镍、氧化钴、氧化铝。将称取后的原料放入高速混合机中，低速混合10分钟，再高速混合10分钟。将初混后的原料通过喷嘴喷入密闭气槽，进气压力0.8Mpa，空气流量10m3/min，进料速度4Kg/min。物料通过旋风集尘器收集。将混合活化后的原料置入电隧道窑中，在氧气气氛中先以5℃/min的速度升至550℃保温6h，再以8℃/min的速度升至820℃保温16h，经气流粉碎分及筛分后得到镍钴铝锂产品。本实施例制得的镍钴铝锂产品振实密度达到2.31g/cm3，制成2025扣式电池2.75V～4.3V、0.1C下的放电容量达到181.3mAh/g，循环50次容量保持率为90.6％。实例3首先按摩尔比例1.04∶0.7∶0.25∶0.05称取碳酸锂、碳酸镍、氧化钴、氢氧化铝。将称取后的原料放入高速混合机中，低速混合10分钟，再高速混合15分钟。将初混后的原料通过喷嘴喷入密闭气槽，进气压力0.8Mpa，空气流量10m3/min，进料速度3.5Kg/min。物料通过旋风集尘器收集。将混合活化后的原料置入电隧道窑中，在氧气气氛中先以5℃/min的速度升至480℃保温12h，再以10℃/min的速度升至850℃保温14h，经气流粉碎分及筛分后得到镍钴铝锂产品。本实施例制得的镍钴铝锂产品振实密度达本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： 1)按照一定的摩尔比称取相应的锂源化合物、镍源化合物、钴源化合物、铝源化合物，放入高速混合机中进行混合，混合方式先低速混合5‑10分钟，再高速混合5‑15分钟； 2)将初步混合后的原料送入密闭气槽中，原料在密闭气槽内部相互撞击，相互摩擦，得到充分粉碎、混合，使原料得到充分的活化；高速气流流速为100‑200m/s； 3)将高速气流粉碎活化后的原料置于高温隧道炉窑中，氧气气氛下，先以3‑5℃/min的速度升至450‑550℃保温4‑12h，再以8‑10℃/min的速度升至700‑850℃保温12‑24h，制得正极材料粉体，经气流粉碎分级、过筛即得最终合成产品。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)按照一定的摩尔比称取相应的锂源化合物、镍源化合物、钴源化合物、铝源化合物，放入高速混合机中进行混合，混合方式先低速混合5-10分钟，再高速混合5-15分钟；2)将初步混合后的原料送入密闭气槽中，原料在密闭气槽内部相互撞击，相互摩擦，得到充分粉碎、混合，使原料得到充分的活化；高速气流流速为100-200m/s；3)将高速气流粉碎活化后的原料置于高温隧道炉窑中，氧气气氛下，先以3-5℃/min的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱飞鹏，
申请(专利权)人：无锡晶石新型能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32