一种单晶镍钴锰酸锂正极材料、前驱体及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种单晶镍钴锰酸锂正极材料、前驱体及其制备方法，所述正极材料分子式为LiaNixCoyMn1‑x‑yM’zM’’wO2‑δRδ（0.95≤a≤1.25，0≤x≤1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.01，0≤w≤0.05，0≤δ≤0.02）。该方法通过加入分散剂和控制共沉淀反应络合剂的含量、合成pH值、反应温度，获得一种颗粒小、形貌疏松、密度较小、比表面积较大的镍钴锰氢氧化物前驱体。用此前驱体与锂盐和特定助熔元素添加剂混合烧结，得到了具有典型单晶形貌的镍钴锰酸锂正极材料。本发明专利技术工艺简单，过程控制容易，无需改造或添加原有设备；所得的前驱体易与锂盐反应结合，降低了烧结温度，简化了烧结流程，生产效率大大提高。

A single crystal nickel cobalt lithium manganate cathode material, precursor and its preparation method

The invention discloses a single crystal nickel cobalt lithium manganate cathode material, a precursor and a preparation method thereof. The molecular formula of the cathode material is LiaNixCoyMn1 x_yM'zM''wO2 Delta Rdelta (0.95 < a < 1.25, 0 < x < 1, 0 < y < 0.5, 0 < Z < 0.01, 0 < w < 0 < 0.05, 0 < delta < 0.02). A nickel cobalt manganese hydroxide precursor with small particle size, loose morphology, small density and large specific surface area was obtained by adding dispersant and controlling the content of coprecipitation complexing agent, synthetic pH value and reaction temperature. The lithium nickel cobalt manganate cathode material with typical single crystal morphology was obtained by sintering the precursor with lithium salts and specific additives. The method has the advantages of simple process, easy process control, no need to modify or add the original equipment, and the obtained precursor is easy to react with lithium salt, which reduces the sintering temperature, simplifies the sintering process and greatly improves the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种单晶镍钴锰酸锂正极材料、前驱体及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池领域，更具体地，涉及一种单晶掺杂型多元镍钴锰酸锂正极材料、前驱体及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池是绿色高能量电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点，广泛应用于各种便携式电动工具、电子仪表、移动电话、笔记本电脑、摄录机、武器装备等，在电动汽车以及各类储能领域也已经大规模使用。正极材料是锂离子电池的重要组成部分之一，正极材料的优劣直接决定锂离子电池的性能。三元镍钴锰酸锂具有较高的容量、优良的循环和倍率表现，近年来逐步成为锂离子电池正极材料研究与应用的热点。其中，三元材料在动力电池和高电压电池方面的应用不断增加。常规的三元团聚体型二次多晶颗粒正极材料粉末压实密度较低，在高温下易产生胀气的问题，高温循环和高电压测试表现不佳。因此，需要一种单晶形貌的小颗粒镍钴锰酸锂材料作为正极，以改善高温性能，抑制高温产气，提高正极材料的压实密度。单晶型三元镍钴锰酸锂正极材料的合成与制备与目前较为成熟的团聚体型二次多晶颗粒工艺相比，实现难度更大，主要体现在所用特殊形貌、尺寸前驱体的合成和烧结过程中助剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍钴锰酸锂正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将镍盐、钴盐、锰盐按一定摩尔比溶解成浓度为1～3mol/L的混合盐溶液，将沉淀剂溶解成浓度为2～15mol/L的沉淀剂溶液，将络合剂溶解成浓度为1～15mol/L的络合剂溶液；将分散剂溶解成浓度为1～200g/L的分散助剂溶液；（2）将上述混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液、分散剂溶液通入反应釜内，在惰性中，反应温度控制在40～80℃之间，络合剂浓度为1～15mol/L，pH值为10.0～13.0之间，反应得到结构疏松的球形镍钴锰氢氧化物；（3）将步骤（2）所得的镍钴锰氢氧化物洗涤、105~130℃下烘干，得到镍钴锰酸...

【技术特征摘要】
1.一种镍钴锰酸锂正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将镍盐、钴盐、锰盐按一定摩尔比溶解成浓度为1～3mol/L的混合盐溶液，将沉淀剂溶解成浓度为2～15mol/L的沉淀剂溶液，将络合剂溶解成浓度为1～15mol/L的络合剂溶液；将分散剂溶解成浓度为1～200g/L的分散助剂溶液；（2）将上述混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液、分散剂溶液通入反应釜内，在惰性中，反应温度控制在40～80℃之间，络合剂浓度为1～15mol/L，pH值为10.0～13.0之间，反应得到结构疏松的球形镍钴锰氢氧化物；（3）将步骤（2）所得的镍钴锰氢氧化物洗涤、105~130℃下烘干，得到镍钴锰酸锂正极材料前驱体；上述镍钴锰酸锂正极材料前驱体化学分子式为NixCoyMn1-x-y(OH)2，其中0≤x≤1，0≤y≤0.5；所述镍钴锰酸锂正极材料前驱体的D50为2～7μm，比表面积为7～30m2/g，松装密度AD为0.5～1.0g/cm3，振实密度TD为1.0～2.0g/cm3。2.根据权利要求1所述的镍钴锰酸锂正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的混合盐为硫酸盐、氯化盐、硝酸盐、醋酸盐中的一种或其中几种；所述的沉淀剂为NaOH、KOH的一种或两种；所述的络合剂为氨水、乙二胺四乙酸二钠、硝酸铵、氯化铵、硫酸铵的一种或几种。3.根据权利要求1所述的镍钴锰酸锂正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的分散剂为聚乙二醇PEG、聚乙烯醇P...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立国，宋顺林，刘亚飞，陈彦彬，李建忠，
申请(专利权)人：北京当升材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11