本发明专利技术公开一种高压实锂电正极材料NCM622的制备方法。将硫酸镍溶液、硫酸钴溶液和硫酸锰溶液按一定摩尔比混合，再加入碱溶液中和，通过控制结晶法产生沉淀Ni0.60Co0.2Mn0.2(OH)2，然后将沉淀过滤、洗涤、干燥后，在气氛炉中烧结，得到Ni0.6Co0.2Mn0.2O；再将其与锂盐混合，分两段烧结，随炉冷却后进行粉碎、分级、过筛，得到复合氧化物LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2。本发明专利技术制备的正极材料，结构稳定，环境友好，且性能优异，在2.75V～4.2V，0.5C下，首次比容量最高可达170.9mAh/g，压实密度最高为3.65g/cm3，500次循环后容量保持率大于80%。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高压实锂电正极材料NCM622的制备方法，属于锂离子电池
技术介绍
锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、工作电压平稳、自放电小等优点，被认为是具有发展潜力的电池之一。近年来，便携式电子产品(如：笔记本电脑、移动电话、便携式摄像机、数码相机、无绳电动工具等)的持续走强，锂离子电池市场的需求一直保持相当高的增长速度；随着锂离子电池应用领域的不断拓宽，市场对其需求量越来越大，但其价格过高，因此降低生产成本、提高电池容量等性能成为锂离子电池发展和改进的主要方向。正极材料是锂离子电池的重要组成部分，它既是锂离子电池容量提高的瓶颈，也是决定锂离子电池价格最重要的因素。因此，安全、价廉、高性能和高容量的正极材料一直是锂离子电池行业发展的重点之一。多元过渡金属镍钻锰复合嵌锂氧化物LiNi1-x-yCoxAlyO2(也称三元材料)，与LiNiO2和LiCoO2结构相似，具有a-NaFeO2层状结构，由于过渡金属间的协同效应，多元素材料的电化学性能优于任一单组分氧化物LiNiO2和LiCoO2；与LiCoO2相比，Co和Al掺杂的镍基三元正极材料LiNi1-x-yCoxAlyO2具有比容量高、价格低廉等优势，被普遍认为是最有可能替代LiCoO2的正极材料，因此成为当前锂离子电池正极材料研究的热点。目前市场大批量使用多元素材料主要规格为111、424和523规格。但随着数码移动产品的普及，市场对高容量的锂离子电池的需求越来越强烈，现有的材料的容量都比较低，很难满足人们对锂离子电池的高容量、高能量密度等方面越来越高的要求。因此人们开始研究提高多元素中的镍元素含量来提高材料的容量，通常有622(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)、701515(LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2)、811(LiNi0.8Co0.1Al0.1O2)和NCA(LiNi0.87Co0.1Al0.03O2)规格等高镍材料，其中NCM622规格材料0.5C比容量可以达到170mAh/g。智能手机的快速发展对锂电池待机时间要求越来越高，提高电池整体容量主要看正极的体积比容量，即克比容量×压实密度。目前批量使用的NCM622，容量0.5C比容量可以达到170mAh/g，容量提升空间较小，压实密度为3.4g/cm3，还有提升的空间。为了尽可能提高电池的体积比容量，满足市场的发展需要，提高NCM622的压实密度，研发过程中，利用公司现有的技术、信息和资源等优势，把前驱体湿法共沉淀包覆技术和高温固相分段烧结技术相结合。同时使用添加助熔剂的方法降低材料的熔点，使前驱体和锂盐处在一个熔融的环境中，加速金属离子的扩散，使晶粒在较低的温度下开始生长发育，晶粒的生长到一定程度后打破前驱体团聚体的限制，最终生长成具有类单晶形貌的正极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有高压实的新型锂离子电池正极材料NCM622的制备方法。本专利技术实现上述目的的技术方案为：一种高压实锂电正极材料NCM622的制备方法，包括以下步骤：（1）将硫酸镍溶液、硫酸钴溶液和硫酸锰溶液按Ni：Co：Mn摩尔比为60：20：20混合均匀，然后向溶液中加入NaOH或KOH溶液中和，通过控制结晶法产生三元系的氢氧化物Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2的沉淀，然后将得到的沉淀过滤、洗涤后，在80~200℃下干燥4~8h；（2）在气氛炉中，通入氧气或空气，将在步骤（1）所得产物在300~600℃下进行热处理8~15小时后自然冷却，得到氧化物；（3）将在步骤（2）所得氧化物和锂盐按氧化物中的金属阳离子与Li离子的摩尔比1:1~1.15进行混合，混合过程中同时加入助熔剂，其加入的质量为锂盐和氧化物总质量的0.01%~20%；充分混匀后，将反应物在空气流或氧气流中分两段烧结，首先在700～800℃的空气流条件下烧结6~8小时，然后将烧结温度升至850～950℃，再在氧气流中烧结8～15小时，烧结完毕后随炉冷却，得到复合氧化物；（4）将得到的复合氧化物进行粉碎、分级、过325目筛，得到三元系复合氧化物LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2即高压实锂电正极材料NCM622。进一步，所述助熔剂为B2O3，BaCl2、PbCl2、CaCl2、KF、LiCl、Na2B4O7、Li2B4O7、LiBO2、Na2BO3、NaCl、KCl中的一种或者多种。进一步，所述锂盐为硝酸锂、乙酸锂、碳酸锂或氢氧化锂。本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术的制备方法，利用公司现有的技术、信息和资源等优势，把前驱体湿法共沉淀包覆技术和高温固相分段烧结技术相结合，同时使用添加助熔剂的方法降低材料的熔点，使前驱体和锂盐处在一个熔融的环境中，加速金属离子的扩散，使晶粒在较低的温度下开始生长发育，晶粒的生长到一定程度后打破前驱体团聚体的限制，分散成类单晶颗粒，最终生长成具有类单晶形貌的正极材料。（2）本专利技术所得材料，在2.75V～4.2V，0.5C下，首次比容量最高可达170.9mAh/g，压实密度最高为3.65g/cm3，500次循环后容量保持率大于80%。（3）本专利技术对合成设备要求低，操作简单，且对烧结工艺无特殊要求，所合成的材料结构稳定，环境友好。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的详细过程做进一步说明。实施例1高压实锂电正极材料NCM622的制备方法，包括以下步骤：（1）将硫酸镍溶液、硫酸钴溶液和硫酸锰溶液按按照Ni：Co：Mn摩尔比为60：20：20混合均匀，然后向溶液中加入NaOH溶液中和，通过控制结晶法产生三元系的氢氧化物Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2的沉淀。然后将得到的沉淀过滤、洗涤后，在90℃下干燥4小时。（2）在气氛炉中，通入空气，将在步骤（1）得到的烘干物在300℃下进行热处理8小时后自然冷却。（3）将在步骤（2）得到的氧化物和氢氧化锂按照氧化物中的金属阳离子与Li离子的摩尔比1:1.02进行混合，加入总质量1%的KCl，充分混匀后，将反应物在空气流或氧气流中分两段烧结，首先是在700℃的空气流条件下烧结6小时，然后将烧结温度升至850℃，再在氧气流中烧结10小时，烧结完毕后随炉冷却。（4）最后将得到的复合氧化物进行粉碎、分级、过325目筛，从而得到三元系复合氧化物Li1.02Ni0.6Co0.2Mn0.2O2。实施例2（1）将硫酸镍溶液、硫酸钴溶液和硫酸锰溶液按按照Ni：Co：Mn摩尔比为60：20：20混合均匀，然后向溶液中加入NaOH溶液中和，通过控制结晶法产生三元系的氢氧化物Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2的沉淀。然后将得到的沉淀过滤、洗涤后，在100℃下干燥5小时。（2）在气氛炉中，通入空气，将在步骤（1）得到的烘干物在350℃下进行热处理9小时后自然冷却。（3）将在步骤（2）得到的氧化物和氢氧化锂按照氧化物中的金属阳离子与Li离子的摩尔比1:1.03进行混合，加入总质量5%的KCl，充分混匀后，将反应物在空气流或氧气流中分两段烧结，首先是在720℃的空气流条件下烧结7小时，然后将烧结温度升至870℃，再在氧气流中烧结12小时，烧结完毕后随炉冷却。（4）最后将得到的复合氧化物进行粉碎、分级、过325目筛，从而得到三元系复合氧化物Li本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压实锂电正极材料NCM622的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将硫酸镍溶液、硫酸钴溶液和硫酸锰溶液按一定摩尔比混合均匀，然后向溶液中加入碱溶液中和，通过控制结晶法产生三元系的氢氧化物Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2的沉淀，然后将得到的沉淀过滤、洗涤后，在80~200℃下干燥4~8h；（2）在气氛炉中，将在步骤（1）所得产物在300~600℃下进行热处理8~15小时后自然冷却，得到氧化物；（3）将在步骤（2）所得氧化物和锂盐按氧化物中的金属阳离子与Li离子的摩尔比1:1~1.15进行混合，混合过程中同时加入助熔剂，充分混匀后，将反应物烧结，烧结完毕后随炉冷却，得到复合氧化物； （4）将得到的复合氧化物进行粉碎、分级、过325目筛，得到三元系复合氧化物LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2即高压实锂电正极材料NCM622。
【技术特征摘要】
1.一种高压实锂电正极材料NCM622的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将硫酸镍溶液、硫酸钴溶液和硫酸锰溶液按一定摩尔比混合均匀，然后向溶液中加入碱溶液中和，通过控制结晶法产生三元系的氢氧化物Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2的沉淀，然后将得到的沉淀过滤、洗涤后，在80~200℃下干燥4~8h；（2）在气氛炉中，将在步骤（1）所得产物在300~600℃下进行热处理8~15小时后自然冷却，得到氧化物；（3）将在步骤（2）所得氧化物和锂盐按氧化物中的金属阳离子与Li离子的摩尔比1:1~1.15进行混合，混合过程中同时加入助熔剂，充分混匀后，将反应物烧结，烧结完毕后随炉冷却，得到复合氧化物；（4）将得到的复合氧化物进行粉碎、分级、过325目筛，得到三元系复合氧化物LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2即高压实锂电正极材料NCM622。2.根据权利要求1所述的高压实锂电正极材料NCM622的制备方法，其特征在于：所述的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液和硫酸锰溶液的摩尔比按Ni：Co：Mn摩尔比60：20：20。3....
【专利技术属性】
技术研发人员：常敬杭，商士波，刘洪金，
申请(专利权)人：湖南桑顿新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。