一种镍钴锰酸锂材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种镍钴锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：(1)镍钴锰酸锂前驱体预烧，(2)混合，(3)烧前处理，(4)烧成，(5)高速分散、筛分包装，即可得到镍钴锰酸锂材料。本发明专利技术采用预处理工艺，同时配合烧成前将混合料压紧切线的工艺，使镍钴锰酸锂材料烧结时的装载量增加，烧结后的体积收缩量减少，产能提高，人工成本降低；同时，使镍钴锰酸锂材料碱度降低，耐火材料的使用寿命提高一倍以上，降低单位成本；由于预烧的作用，镍钴锰酸锂材料烧成时的结块硬度较低，烧成后的料块易于破碎，只需要简单的分散即可筛分包装，就可以得到理想的材料粒度分布，避免了引入异物的风险，使得镍钴锰酸锂材料的安全可靠性和质量水平得以提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池正极材料
，尤其是一种镍钴锰酸锂材料的制备方法。
技术介绍
镍钴锰酸锂材料，业内称三元材料，化学通式LiNixMnyCozO2(x+y+z＝1)，作为锂离子电池的正极材料，被大量应用于通讯、电动工具、电动自行车及电动汽车动力电池等领域。对于镍钴锰酸锂材料的制备方法，目前行业内主流的制备方法为高温固相法，如图1所示，即选择锂的氧化物或碳酸物等固态化合物，与镍钴锰的氢氧化物(三元前驱体)混合均匀，通过高温灼烧使其反应生成镍钴锰酸锂材料。正极材料中的异物，特别是金属异物对于电池体系危害极大，由于金属异物而导致的内部短路对于动力电池组而言是致命的。因此，减少和杜绝正极材料中的异物是十分重要的。但由于常规的高温固相法制备的材料，如图3所示，其结块严重，硬度高，使后处理过程比较复杂。需要破碎、辊压、机械磨碎甚至气流磨、分级等工序处理，繁杂的过程增加了材料生产过程中与机器设备接触的机会，易于引入杂物、异物，对材料的品质造成不良影响。由于灼烧过程中体积收缩明显，既使制备过程的实际产能较低，相对的热量损失较多，也使制备过程的成本居高不下。并且，由于三元前驱体与碳酸锂均为碱性物质，使得烧结反应时，承烧所用的耐火材料被碱性腐蚀，易于损坏，耐火材料使用寿命普遍较短。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种镍钴锰酸锂材料的制备方法，减小镍钴锰酸锂材料烧成后的粘连硬度，从而简化镍钴锰酸锂材料烧成后的处理工艺。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术一种镍钴锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：(1)镍钴锰酸锂前驱体预烧将镍钴锰酸锂前驱体在温度400-500℃内，自然通风条件下预烧3-6小时；(2)混合将步骤(1)中预烧过的镍钴锰酸锂前驱体与碳酸锂以摩尔比1.04-1.06进行混合，得到混合料；(3)烧前处理将步骤(2)中混合料装入钳锅，振动钳锅并轻压混合料上层，使混合料在钳锅中保持紧实填充，堆积密度大于1.5g/cm3，然后在钳锅中进行切线处理；(4)烧成将步骤(3)中切线过的混合料在电窑中进行烧结，烧结温度为：0-500℃2小时，500-700℃3小时，700-900℃2小时，900-930℃1小时，930℃10小时，然后自然降温，混合料收缩成小料块；(5)高速分散、筛分包装将步骤(4)中烧成后的混合料放置于高速搅拌机内进行分散处理，然后过筛即可得到镍钴锰酸锂材料。进一步地，步骤(1)中镍钴锰酸锂前驱体为镍钴锰的氢氧化物。进一步地，步骤(3)中切线处理是将钳锅中填充的混合料切成均匀的小块。进一步地，步骤(5)中高速搅拌机进行分散处理的时间为2分钟。本专利技术的有益效果：1、本专利技术采用将镍钴锰酸锂材料前驱体先行预烧，再与碳酸锂混合的预处理工艺，同时配合烧成前将混合料压紧切线的工艺，使镍钴锰酸锂材料烧结时的装载量增加10％-20％，烧结后的体积收缩量减少，产能提高15％-25％，人工成本降低；同时，使镍钴锰酸锂材料碱度降低，耐火材料的使用寿命提高一倍以上，降低单位成本。2、本专利技术由于镍钴锰酸锂前驱体预烧的作用，镍钴锰酸锂材料烧成时的结块硬度较低，烧成后的料块易于破碎，只需要简单的分散即可筛分包装，就可以得到理想的材料粒度分布，避免了引入异物的风险，使得镍钴锰酸锂材料整体的安全可靠性和质量水平得以提升。3、本专利技术在烧成前将混合料紧实地装入坩埚，并且在坩埚中进行切线处理，是对混合料烧前处理工艺进行保护。附图说明图1为传统的生产工艺流程图；图2为本专利技术的生产工艺流程图；图3为传统的装填钳锅的示意图；图4为本专利技术的烧前处理中装填钳锅后切线的示意图；图5为本专利技术的烧成后收缩成小料块的示意图。具体实施方式本专利技术所列举的实施例，只是用于帮助理解本专利技术，不应理解为对本专利技术保护范围的限定，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术思想的前提下，还可以对本专利技术进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求保护的范围内。实施例一：按照图2所示，选取成分比例为5∶2∶3的镍钴锰氢氧化物，具体步骤如下：(1)取镍钴锰酸锂前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2一份，将其在450℃，自然通风条件下预烧5小时；(2)预烧过的镍钴锰酸锂前驱体与碳酸锂按照摩尔比Li∶(Ni+Co+Mn)＝1.06，取对应重量的碳酸锂与预烧过的镍钴锰酸锂前驱体进行混合，得到混合料；(3)将混合料装入坩埚中，压紧实，装填密度大于1.5g/cm3，然后在坩埚中如图4所示方式切线；(4)将坩埚中混合料进行烧结，经过0-500℃2小时，500-700℃3小时，700-900℃2小时，900-930℃1小时，930℃10小时的烧结后，自然降温，烧成后坩埚内混合料收缩成小料块，如图5所示。(5)将烧成后的混合料采用高速搅拌机搅拌2分钟作为分散处理，然后过筛即可得到镍钴锰酸锂材料。实施例二：按照图2所示，选取成分比例为6∶2∶2的镍钴锰氢氧化物，具体步骤如下：(1)取镍钴锰酸锂前驱体Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2一份，将其在450℃，自然通风条件下预烧5小时；(2)预烧过的镍钴锰酸锂前驱体与碳酸锂按照摩尔比Li∶(Ni+Co+Mn)＝1.06，取对应重量的碳酸锂与预烧过的镍钴锰酸锂前驱体进行混合，得到混合料；(3)将混合料装入坩埚中，压紧实，装填密度大于1.5g/cm3，然后在坩埚中如图4所示方式切线；(4)将坩埚中混合料进行烧结，经过0-500℃2小时，500-700℃3小时，700-900℃2小时，900-930℃1小时，930℃10小时的烧结后，自然降温，烧成后坩埚内混合料收缩成小料块，如图5所示。(5)将烧成后的混合料采用高速搅拌机搅拌2分钟作为分散处理，然后过筛即可得到镍钴锰酸锂材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)镍钴锰酸锂前驱体预烧将镍钴锰酸锂前驱体在温度400‑500℃内，自然通风条件下预烧3‑6小时；(2)混合将步骤(1)中预烧过的镍钴锰酸锂前驱体与碳酸锂以摩尔比1.04‑1.06进行混合，得到混合料；(3)烧前处理将步骤(2)中混合料装入钳锅，振动钳锅并轻压混合料上层，使混合料在钳锅中保持紧实填充，堆积密度大于1.5g/cm3，然后在钳锅中进行切线处理；(4)烧成将步骤(3)中切线过的混合料在电窑中进行烧结，烧结温度为：0‑500℃2小时，500‑700℃3小时，700‑900℃2小时，900‑930℃1小时，930℃10小时，然后自然降温，混合料收缩成小料块；(5)高速分散、筛分包装将步骤(4)中烧成后的混合料放置于高速搅拌机内进行分散处理，然后过筛即可得到镍钴锰酸锂材料。

【技术特征摘要】
1.一种镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)镍钴锰酸锂前驱体预烧将镍钴锰酸锂前驱体在温度400-500℃内，自然通风条件下预烧3-6小时；(2)混合将步骤(1)中预烧过的镍钴锰酸锂前驱体与碳酸锂以摩尔比1.04-1.06进行混合，得到混合料；(3)烧前处理将步骤(2)中混合料装入钳锅，振动钳锅并轻压混合料上层，使混合料在钳锅中保持紧实填充，堆积密度大于1.5g/cm3，然后在钳锅中进行切线处理；(4)烧成将步骤(3)中切线过的混合料在电窑中进行烧结，烧结温度为：0-500℃2小时，500-700℃3小时，700-900℃2...

【专利技术属性】
技术研发人员：马岩华，
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