高压实锂离子电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高压实锂离子电池正极材料的制备方法，包括步骤：(1)取D50分别为3～10μm、10～20μm的镍钴锰氢氧化物材料P1和P2混匀，P1和P2的质量比为10～35:65～90，P1和P2是同一种物质；(2)称取步骤(1)中的P1和P2混合物，按摩尔比Li:(Ni+Co+Mn)为1～1.10:1称取锂盐与P1和P2的混合物混匀，然后将混合的粉末置于炉中升温至600～1000℃，保温5～30小时即得到高压实镍钴锰三元正极材料，所述锂盐为LiOH·H

【技术实现步骤摘要】
高压实锂离子电池正极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池材料
，具体涉及一种高压实锂离子电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
在众多的电池产品中，锂离子电池由于具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、自放电率低、充电效率高、循环寿命长等优点受到人们的密切关注，在手机、笔记本电脑等领域得到了广泛的应用。目前商业化的锂离子电池正极材料中，钴酸锂作为最早商业化的锂离子电池正极材料有高压实、高能量密度等优点。但是由于钴资源的缺乏，价格也较为昂贵。目前最有前景取代钴酸锂的就是三元镍钴锰系正极材料，生产镍钴锰氢氧化物前驱体使用的连续生产式共沉淀反应釜，且共沉淀得到的三元材料前驱体是由一次颗粒团聚而成的球形团聚体，存在较多的孔隙，粒径的分布范围也无法达到高压实密度的要求，因此无法做到像钴酸锂一样的高压实。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种步骤简单、易于操作、制备高压实密度锂离子电池正极材料的方法。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案：一种高压实锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)取D50分别为3～10μm、10～20μm的镍钴锰氢氧化物材料P1和P2混匀，P1和P2的质量比为10～35:65～90，P1和P2是同一种镍钴锰氢氧化物；(2)称取步骤(1)中的P1和P2混合物，按摩尔比Li:(Ni+Co+Mn)为1～1.10:1称取锂盐与P1和P2的混合物，混匀，然后将混合的粉末置于炉中升温至600～1000℃，保温5～30小时即得到高压实三元正极材料，所述锂盐为LiOH·H2O或Li2CO3。所述镍钴锰氢氧化物为NixMnyCoz(OH)2，其中，0＜x≤1，0＜y≤1，0＜z≤1。作为优选地，所述镍钴锰氢氧化物为Ni0.5Mn0.3Co0.2(OH)2、Ni0.6Mn0.2Co0.2(OH)2、Ni0.8Mn0.1Co0.1(OH)2或者Ni0.4Mn0.4Co0.2(OH)2中的一种。所述镍钴锰氢氧化物采用共沉淀法制备得到。作为优选地，所述P1和P2的质量比为10～35:65～90。本专利技术的另一目的在于提供一种高压实锂离子电池正极材料，该材料由上述方法制备得到。本专利技术的有益效果是：通过采用两种不同D50的镍钴锰氢氧化物前驱体，按照一定比例进行混合，改变了前驱体材料的粒度分布，从而改善了单一前驱体压实不足的缺点；继而通过配加Li盐，高温烧结合成三元正极材料，比单一粒径分布的三元材料有更好的压实密度，从而采用其制备的电池也具有更高的能量密度。该方法操作步骤简单、工艺容易实现、原料来源广，市场应用价值高，适合于规模化工业生产。附图说明图1是实施例1中P1:P2分别为0:100和20:80制得的正极材料的XRD图谱。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但并不因此而限制本专利技术。实施例1制备高压实锂离子电池正极材料一、制备高压实锂离子电池正极材料本实施例中P1和P2为Ni0.5Mn0.3Co0.2(OH)2，P1的D50＝5μm，P2的D50＝12μm，Li盐采用碳酸锂。按照如下步骤操作：(1)采用共沉淀法分别制备D50＝5μm和D50＝12μm粒径的氢氧化物Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2前驱体材料P1和P2，按照P1:P2＝20:80的质量比混合均匀。(2)通过化学成分分析，按摩尔比Li:(Ni+Mn+Co)为1.04:1的比例分别称取Li2CO3和步骤(1)中所得前驱体P1和P2混合粉末；然后将混合的粉末置于气氛炉中，在空气气氛下烧结，得到LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2正极材料；煅烧温度曲线为室温升至600℃，升温速率为5℃/min，然后从600℃升温至1000℃，升温速率为2℃/min，保温10小时。最终得到高压实锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2。二、对比试验：制备单一粒径分布的LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2采用共沉淀法制备D50＝12μm的Ni0.5Mn0.3Co0.2(OH)2前驱体材料，按摩尔比Li:(Ni+Mn+Co)为1.04:1的比例分别称取Li2CO3和前驱体粉末均匀混合；然后将混合的粉末至于气氛炉中，在空气气氛下烧结，得到LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2正极材料；煅烧温度曲线为室温升至600℃，升温速率为5℃/min，然后从600℃升温至1000℃，升温速率为2℃/min，保温10小时。最终得到锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2。三、制备不同P1:P2比例的高压实锂离子电池正极材料采用“一、制备高压实锂离子电池正极材料”的方法来制备不同P1:P2比例的高压实锂离子电池正极材料，所用材料相同，Li:(Ni+Mn+Co)也为1.04:1，只是P1:P2的比例不同(具体见表1)，结果下表1。四、实验结果将前述方法制备得到的锂离子电池正极材料进行压实密度的检测；将正极材料和NMP以及导电剂制备成浆料后制作成极片，锂片做负极，组装成扣式电池测试其电池容量。结果如下表1所示：表1不同P1:P2比例材料的制得的产品的压实密度和容量P1:P2(质量比)产品压实密度/g/cm30.1C容量/mAhg-10:1003.30167.9110:903.35167.3815:853.36166.3120:803.36165.6625:753.37167.0630:703.38168.0535:653.39168.83将P1:P2为20:80所制得的正极材料进行检测，得到其XRD图谱如图1所示，可见将原料进行混合、烧结后，原料没有使材料发送结构变化，是层状结构三元正极材料。实施例2制备高压实锂离子电池正极材料按照实施例1中步骤“一、制备高压实锂离子电池正极材料”中的方法制备高压实锂离子电池正极材料，镍钴锰氢氧化物选用Ni0.6Mn0.2Co0.2(OH)2或者Ni0.8Mn0.1Co0.1(OH)2或者Ni0.4Mn0.4Co0.2(OH)2，锂盐采用LiOH·H2O或Li2CO3，高温下保温5～30小时。镍钴锰氢氧化物采用共沉淀方法制备得到。将制得的正极材料、NMP、导电剂混合成浆料后制作成极片，锂片作为负极，组装成扣式电池测试其电池容量。各物质比例和所得产品的压实密度和电池容量结果如表2所示。表2不同材料的制得的产品的压实密度和容量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压实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)取D50分别为3～10μm、10～20μm的镍钴锰氢氧化物材料P1和P2混匀，P1和P2的质量比为10～35:65～90，P1和P2是同一种镍钴锰氢氧化物；(2)称取步骤(1)中的P1和P2混合物，按摩尔比Li:(Ni+Co+Mn)为1～1.10:1称取锂盐与P1和P2的混合物，混匀，然后将混合的粉末置于炉中升温至600～1000℃，保温5～30小时即得到高压实镍钴锰三元正极材料，所述锂盐为LiOH·H

【技术特征摘要】
1.一种高压实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)取D50分别为3～10μm、10～20μm的镍钴锰氢氧化物材料P1和P2混匀，P1和P2的质量比为10～35:65～90，P1和P2是同一种镍钴锰氢氧化物；(2)称取步骤(1)中的P1和P2混合物，按摩尔比Li:(Ni+Co+Mn)为1～1.10:1称取锂盐与P1和P2的混合物，混匀，然后将混合的粉末置于炉中升温至600～1000℃，保温5～30小时即得到高压实镍钴锰三元正极材料，所述锂盐为LiOH·H2O或Li2CO3。2.根据权利要求1所述的高压实锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述镍钴锰氢氧化物为NixMnyCoz(OH)2，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，吴飞，高腾飞，顾家林，张川，李庆武，
申请(专利权)人：五龙动力重庆锂电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50