本发明专利技术公开了一种30C倍率镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的工业化生产法，涉及锂离子电池正极材料制备技术领域，该方法将镍钴锰氢氧化物前驱体、锂源、金属M化合物按照一定比例搭配，混合均匀后进行煅烧，冷却后破碎至D50在5.0～11.0μm，即可得到LiNixCoyMn1-x-yMaO2，0.45≤x≤0.55，0.15≤y≤0.25，通过控制镍钴锰氢氧化物前驱体的粒度分布、晶型结构、锂源混合阶段引入能够稳定材料晶体结构的离子半径较大的金属元素，并烧成制备出体相掺杂的特殊粒径的镍钴锰酸锂动力三元正极材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子二次电池正极材料领域，具体涉及一种高倍率镍钴锰酸锂动力三元正极材料LiNixCoyMn1-x-yMaO2的工业化制备方法。
技术介绍
锂离子动力电池主要应用领域有电动工具、电动自行车、新能源汽车等。其中，电动工具领域要求锂离子动力电池有较高的倍率性能、循环性能。锂离子动力电池主要包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜等，其中正极材料是电池的能量密度和使用寿命等性能的关键影响因素。动力电池正极材料主要包括磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等。磷酸铁锂循环性能好，但低温性能差、能量密度低、批次稳定性差；锰酸锂价格低廉，但存在能量密度低、高温循环性能差等缺点；镍钴锰酸锂有较高的碾压密度、比容量、较优异的高低温性能、较低的成本，倍受青睐。但是，以前在中国市场上商业化的镍钴锰酸锂材料还存在以下缺点，倍率性能差，模拟电池测试，1C/0.25C为0.91，2C/0.25C为0.83，难以满足动力电池在较高功率下工作；另外，还存在材料结构不稳定，充放电过程中容易结构塌陷，造成循环性能差。如中国专利授权公告号CN102709544B公开了一种镍钴锰酸锂复合正极材料及其制备方法，该镍钴锰酸锂复合正极材料化学式为Li(NixCoyMn1-x-y)O2。其制备方法为：将可溶性镍盐、钴盐、锰盐与络合剂混合均匀后，加氢氧化钠沉淀剂反应，得到镍钴锰的复合氢氧化物，然后将该复合氢氧化物、水溶性高分子化合物与锂源化合物置于带有超声装置的搅拌反应器中，在超声强化搅拌混合过程中进行喷雾干燥，得到镍钴锰酸锂的前躯体，在一定气氛保护下，前躯体经过一次烧结，得到镍钴锰酸锂产品。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是解决上述现有技术的不足，提供一种高倍率、结构稳定的镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的工业化生产方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种30C倍率镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的工业化生产方法，包括以下步骤：1)将D50为4.0～10.0μm的镍钴锰氢氧化物前驱体、金属元素M的化合物、锂源混合均匀，三者的质量依次为2000:(500～1000):(1.0～5)，其中Li:Me:M＝(1.02～1.06):1.0:(0～0.005)；2)将均匀混合后的混合物在850～1000℃温度下进行烧结，烧结时间保持在4～24h，烧结过程中持续通入空气；3)将步骤2得到的混合物的进行降温冷却，降温的同时通入空气；4)将冷却后的混合物进行破碎，破碎至D50在3.0～11.0μm之间。作为上述技术方案的优选，所述锂源可以是氢氧化锂、碳酸锂的一种或两种。作为上述技术方案的进一步优选，步骤2中对混合物进行烧结的装置为辊道窑，所述辊道窑对混合物的升温速度为1～3℃/min。本专利技术通过控制镍钴锰氢氧化物前驱体的粒度分布、晶型结构、锂源混合阶段引入能够稳定材料晶体结构的离子半径较大的金属元素，并烧成制备出体相掺杂的特殊粒径的镍钴锰酸锂动力三元正极材料，制备的镍钴锰酸锂动力三元正极材料有优异的倍率性能、循环性能。附图说明图1是本专利技术实施例1中高倍率LiNi0.5Co0.2Mn0.3Al0.002O2的扫描电镜图；图2是实施例1中高倍率LiNi0.5Co0.2Mn0.3Al0.002O2与对比例1中LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2倍率性能放电曲线对比图；图3是本专利技术实施例1中25℃、1CLiNi0.5Co0.2Mn0.3Al0.002O2的50周循环曲线与对比例1中LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的对比图。图4是本专利技术实施例1中的高倍率LiNi0.5Co0.2Mn0.3Al0.002O2交流阻抗曲线与对比例1中LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的对比图。具体实施方式以下实施例皆以2吨重的镍钴锰氢氧化物前驱体为例，高温烧结装置为辊道窑，辊道窑的进气量为10.0～50.0m3/h，窑头排气量3000m3/h，窑尾排气量1200m3/h，然而并不构成对本专利技术的限制，本领域技术人员根据本专利技术的基本思想，可以做出各种修改或改进，只要不脱离本专利技术的基本思想，均在本专利技术的范围内。实施例11)将D50为3.0～5.0μm镍钴锰氢氧化物前驱体精确称量，总计约2吨加入高效混合机，同时按精确称量0.8吨碳酸锂、约2.6KgZrO2加入高效混合机混合均匀，其中Li:Me:Zr＝1.05:1.0:0.001；2)将步骤1制备的混合物装入匣钵进入辊道窑中，进入辊道窑的速度保持在0.8～2.0m/h，以2℃/min速率升温至900℃，并且保温12h，在烧结和保温的过程中持续通入空气，进气量为10.0～50.0m3/h，窑头排气量3000m3/h，窑尾排气量1200m3/h。3)物料进入降温区后通过风冷、水冷降温，降温速率为5.0℃/min，进气量和排量与升温阶段相同。4)出炉后，先经过粗粉碎，再将混合物细粉碎至D50在3.0～7.0μm之间。最后得到LiNi0.5Co0.2Mn0.3Zr0.001O2。实施例2：1)将D50为5.0～6.0μm镍钴锰氢氧化物前驱体精确称量，总计约2吨加入高效混合机，同时按精确称量0.8吨碳酸锂、约4.5KgAl2O3加入高效混合机混合均匀，其中Li:Me:Al＝1.03:1.0:0.004；2)将步骤1制备的混合物装入匣钵进入辊道窑中，辊道窑的长度为30～50m，进入辊道窑的速度保持在0.8～2.0m/h，以2.0℃/min速率升温至940℃，并且在该保温下保温15h，在烧结和保温的过程中持续通入空气，进气量为10.0～50.0m3/h，窑头排气量3000m3/h，窑尾排气量1200m3/h。3)物料进入降温区后通过风冷、水冷降温，降温速率为5.0℃/min，进气量和排量与升温阶段相同。4)出炉后，先经过粗粉碎，再将混合物细粉碎至D50在6.0～9.0μm之间。最后得到Ni0.5Co0.2Mn0.3Al0.004O2。其电镜扫描图如图1所示。实施例31)将D50为5.0～6.0μm镍钴锰氢氧化物前驱体精确称量，总计约2吨加入高效混合机，同时按精确称量0.95吨碳酸锂、约3.5KgTiO2加入高效混合机混合均匀，其中Li:Me:Zr＝1.05:1.0:0.001；2)将步骤1制备的混合物装入匣钵进入辊道窑中，进入辊道窑的速度保持在0.8～2.0m/h，以2℃/min速率升温至900℃，并且保温12h，在烧结和保温的过程中持续通入空气，...
【技术保护点】
一种30C倍率镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的工业化生产方法，包括以下步骤：1)将D50为4.0～10.0μm的镍钴锰氢氧化物前驱体、金属元素M的化合物、锂源混合均匀，三者的质量比为2000:(500～1000):(1.0～5)，其中Li:Me:M＝(1.02～1.06):1.0:(0～0.005)；2)将均匀混合后的混合物在850～1000℃温度下进行烧结，烧结时间保持在4～24h，烧结过程中持续通入空气；3)将步骤2得到的混合物进行降温冷却，降温的同时通入空气；4)将冷却后的混合物进行破碎，破碎至D50在3.0～11.0μm之间。
【技术特征摘要】
1.一种30C倍率镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的工业化生产方法，包括以下步骤：
1)将D50为4.0～10.0μm的镍钴锰氢氧化物前驱体、金属元素M的化合物、锂源混合均
匀，三者的质量比为2000:(500～1000):(1.0～5)，其中Li:Me:M＝(1.02～1.06):1.0:(0～
0.005)；
2)将均匀混合后的混合物在850～1000℃温度下进行烧结，烧结时间保持在4～24h，烧
结过程中持续通入空气；
3)将步骤2得到的混合物进行降温冷却，降温的同时通入空气；
4)将冷却后的混合物进行破碎，破碎至D50在3.0～11.0μm之间。
2.根据权利要求1所述的30C倍率镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的工业化生产方法，
其特征在于：所述锂源可以是氢氧化锂、碳酸锂的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的30C倍率镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的工业化生...
【专利技术属性】
技术研发人员：李军秀，张文艳，丁卫丰，周蒙，闫国真，栗志涛，杨文安，
申请(专利权)人：无锡凯力克能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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