镍钴铝酸锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池正极材料的制备领域，尤其涉及一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1.将锂源与镍钴铝前躯体按摩尔比1:1～1.05:1混合，同时添加高价金属或非金属氧化物，一起混合均匀，制得原料混合物，所述锂源的摩尔量按照所述锂源中锂元素的摩尔量计，所述镍钴铝前躯体的摩尔量按照镍、钴、铝金属的摩尔量之和计，所述高价金属或非金属氧化物包括CrO3、V2O5、PbO2、Ni2O3、As2O5中的一种或多种；S2.将步骤S1制得的原料混合物在氧气气氛中煅烧，冷却后粉碎过筛得到产品，该方法能降低反应体系对氧气的依赖，在无需增压的情况下料层中也能有充足的氧气气氛，提高了镍钴铝酸锂正极材料的比容量及循环性能。

Preparation method of nickel cobalt lithium aluminate cathode material

The invention belongs to the field of preparation of cathode materials for lithium ion batteries, in particular to a method for preparing lithium nickel cobalt aluminum anode material, which comprises the following steps: S1. lithium nickel cobalt aluminum source and precursor molar of 1:1 ~ 1.05:1 mixed, while adding metal or non metal oxides, mixed evenly, preparation the raw material mixture, the molar amount of the lithium source according to the molar amount of lithium in the lithium source, the molar amount of the nickel cobalt aluminum precursor according to the molar amount of nickel, cobalt, aluminum and metal, the metal or non metal oxide including one or more CrO3, V2O5 Ni2O3, PbO2, and As2O5; S2. will step S1 mixture of calcining materials prepared in oxygen atmosphere after cooling, crushing and sieving to obtain the product. This method can reduce the dependence on the oxygen reaction system, without the need for booster case material The oxygen capacity of the cathode material is also increased, and the specific capacity and cycle performance of the cathode material are improved.

【技术实现步骤摘要】
镍钴铝酸锂正极材料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池正极材料的制备领域，尤其涉及一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法。
技术介绍
作为锂离子电池正极材料的镍钴铝酸锂凭借其较高的比容量、能量密度、较好的循环性能迅速成为锂电池行业的“新兴材料”。镍钴铝酸锂在乘用车(特斯拉)上的成功应用，使其成为国内各正极材料企业重点研发的对象。目前镍钴铝酸锂的合成条件苛刻，合成时Ni2+的生成不可避免，因此合成时通常在O2气氛中进行，以减少锂离子混排现象，提高正极材料的电化学性能。申请号为201210515866.7的专利技术专利，公开了一种锂离子电池正极材料用锂镍钴铝氧化物的制备方法，该方法将镍钴铝前躯体与锂盐按一定比例混合，在高温及高压氧气气氛中煅烧，粉碎后得到所需产物。该方法在制备正极材料时，为使氧气充分渗透入料层，需要高浓度和高压的氧气氛围，对通入的氧气的纯度及煅烧设备的密封性具有严格的要求。因此，开发一种对制备过程氧气浓度依赖较小、且制备出的锂离子电池正极材料性能优异的方法成为亟待解决的问题。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
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镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，该反应体系对氧气的依赖较小，在无需增压的情况下料层中也能有充足的氧气气氛，提高了镍钴铝酸锂正极材料的比容量及循环性能。本专利技术提出的一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1.将锂源与镍钴铝前躯体按摩尔比1:1～1.05:1混合，同时添加高价金属或非金属氧化物，一起混合均匀，制得原料混合物，所述锂源的摩尔量按照所述锂源中锂元素的摩尔量计，所述镍钴铝前躯体的摩尔量按照镍、钴、铝金属的摩尔量之和计，所述高价金属或非金属氧化物包括CrO3、V2O5、PbO2、Ni2O3、As2O5中的一种或多种；S2.将步骤S1制得的原料混合物在氧气气氛中煅烧，冷却后粉碎过筛得到产品。进一步的，所述步骤S1中，高价金属或非金属氧化物的重量为镍钴铝前躯体重量的1％～5％。进一步的，所述步骤S2中，氧气气氛中氧气的浓度为65％～85％。进一步的，所述步骤S2中，煅烧温度为750～850℃，烧结8-20h。进一步的，所述步骤S1中，锂源为氢氧化锂。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：在制备镍钴铝酸锂过程中，向体系中添加高价金属或非金属氧化物，此类氧化物在加热时会分解产生氧气，可有效较低反应体系对氧气的依赖，在无需增压的情况下料层中也能有充足的氧气气氛，而且材料中不会带入杂质离子，本专利技术制得的镍钴铝酸锂具有较高的比容量及循环性能。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详细说明如后。具体实施方式下面结合实施例，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。实施例1(1)按摩尔比Li：(Ni+Co+Al)＝1.02:1称取电池级氢氧化锂和镍钴铝前躯体(Ni0.8Co0.15Al0.05)(OH)2，其中镍钴铝前躯体的重量为3Kg，再称取90g的五氧化二钒，一起混合均匀制得原料混合物；(2)将原料混合物在氧气浓度75％、温度850℃下烧结12h，得到镍钴铝酸锂；(3)将镍钴铝酸锂冷却后粉碎，过筛得到产品。把制得的材料作为正极，以锂片作为负极，组装成2025扣式电池，在0.1C、2.75～4.3V电压范围内充放电，测得该材料的充放电比容量及首次效率，并在0.5C、2.75～4.3V电压范围内循环100次，测试数据见表1。实施例2(1)按摩尔比Li：(Ni+Co+Al)＝1.04:1称取电池级氢氧化锂和镍钴铝前躯体(Ni0.8Co0.15Al0.05)(OH)2，其中镍钴铝前躯体重量为3Kg，再称取150g的五氧化二砷，一起混合均匀制得原料混合物；(2)将原料混合物在氧气浓度65％、温度750℃下烧结20h，得到镍钴铝酸锂；(3)将锂镍钴铝酸锂冷却后粉碎，过筛得到产品。把制得的材料作为正极，以锂片作为负极，组装成2025扣式电池，在0.1C、2.75～4.3V电压范围内充放电，测得该材料的充放电比容量及首次效率，并在0.5C、2.75～4.3V电压范围内循环100次，测试数据见表1。实施例3(1)按摩尔比Li：(Ni+Co+Al)＝1.05:1称取电池级氢氧化锂和镍钴铝前躯体(Ni0.8Co0.15Al0.05)(OH)2，其中镍钴铝前躯体重量为3Kg，再称取30g的三氧化二镍，一起混合均匀制得原料混合物；(2)将原料混合物在氧气浓度85％、温度800℃下烧结15h，得到镍钴铝酸锂；(3)将锂镍钴铝酸锂冷却后粉碎，过筛得到产品。把制得的材料作为正极，以锂片作为负极，组装成2025扣式电池，在0.1C、2.75～4.3V电压范围内充放电，测得该材料的充放电比容量及首次效率，并在0.5C、2.75～4.3V电压范围内循环100次，测试数据见表1。对比例1(1)按摩尔比Li：(Ni+Co+Al)＝1.02:1称取电池级氢氧化锂和镍钴铝前躯体(Ni0.8Co0.15Al0.05)(OH)2，其中镍钴铝前躯体的重量为3Kg，一起混合均匀制得原料混合物；(2)将原料混合物在氧气浓度75％、温度850℃下烧结12h，得到镍钴铝酸锂；(3)将镍钴铝酸锂冷却后粉碎，过筛得到产品。把制得的材料作为正极，以锂片作为负极，组装成2025扣式电池，在0.1C、2.75～4.3V电压范围内充放电，测得该材料的充放电比容量及首次效率，并在0.5C、2.75～4.3V电压范围内循环100次，测试数据见表1。对比例2(1)按摩尔比Li：(Ni+Co+Al)＝1.02:1称取电池级氢氧化锂和镍钴铝前躯体(Ni0.8Co0.15Al0.05)(OH)2，其中镍钴铝前躯体重量为3Kg，一起混合均匀制得原料混合物；(2)将原料混合物在氧气浓度95％、温度850℃下烧结12h，得到锂镍钴铝酸锂；(3)将锂镍钴铝氧化物冷却后粉碎，过筛得到产品。把制得的材料作为正极，以锂片作为负极，组装成2025扣式电池，在0.1C、2.75～4.3V电压范围内充放电，测得该材料的充放电比容量及首次效率，并在0.5C、2.75～4.3V电压范围内循环100次，测试数据见表1。表1从表1中数据可知，实施例1至3中，由于添加了高价金属或非金属氧化物，不但降低了反应体系对氧气浓度的依赖，而且其充放电比容量、首次效率及100次循环保持率都较高。对比例1与实施例1的区别仅在于没有添加五氧化二钒，可以看到，实施例1中正极材料的性能明显高于对比例1中正极材料的性能，可见，高价金属或非金属氧化物的加入，确实能够降低反应条件、提高正极材料的性能。对比例2与实施例1的区别在于，对比例2中没有添加五氧化二钒，但提高了氧气的浓度，可以看到，两个正极材料的性能比较接近，但实施例1中正极材料的性能仍然优于对比例2中正极材料的性能，可见，添加高价金属或非金属氧化物的效果可媲美甚至高于高浓度的氧气氛围，是值得研究和推广的制备方法。综上所述，本专利技术提出的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，混合物料在加热时有氧气放出，使氧气能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.将锂源与镍钴铝前躯体按摩尔比1:1～1.05:1混合，同时添加高价金属或非金属氧化物，一起混合均匀，制得原料混合物，所述锂源的摩尔量按照所述锂源中锂元素的摩尔量计，所述镍钴铝前躯体的摩尔量按照镍、钴、铝金属的摩尔量之和计，所述高价金属或非金属氧化物包括CrO3、V2O5、PbO2、Ni2O3、As2O5中的一种或多种；S2.将步骤S1制得的原料混合物在氧气气氛中煅烧，冷却后粉碎过筛得到产品。

【技术特征摘要】
1.一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.将锂源与镍钴铝前躯体按摩尔比1:1～1.05:1混合，同时添加高价金属或非金属氧化物，一起混合均匀，制得原料混合物，所述锂源的摩尔量按照所述锂源中锂元素的摩尔量计，所述镍钴铝前躯体的摩尔量按照镍、钴、铝金属的摩尔量之和计，所述高价金属或非金属氧化物包括CrO3、V2O5、PbO2、Ni2O3、As2O5中的一种或多种；S2.将步骤S1制得的原料混合物在氧气气氛中煅烧，冷却后粉碎过筛得到产品。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱飞鹏，马岩华，赵春阳，李佳军，陈益平，
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