制备正极活性材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备正极活性材料的方法，更特别地，涉及一种包括如下步骤的制备正极活性材料的方法：将包含锂原料和镍‑锰‑钴前体的反应混合物引入连续烧制炉中并对其进行一次热处理，由此制备烧制混合物；对所述烧制混合物进行粉碎或尺寸分级；以及将已经被粉碎或尺寸分级的烧制混合物引入回转窑中并对其进行二次热处理，由此形成锂镍锰钴类正极活性材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备正极活性材料的方法
相关申请的交叉引用本申请要求于2018年4月12日提交的韩国专利申请10-2018-0042892号的优先权和权益，其公开内容通过引用被整体并入本文中。
本专利技术涉及一种制备正极活性材料的方法，更特别地，涉及一种制备锂镍锰钴氧化物类正极活性材料的方法，所述锂镍锰钴氧化物类正极活性材料具有优异的生产率、优异的品质一致性和优异的物理性能。
技术介绍
由于移动设备的技术发展和需求增加，对作为能源的二次电池的需求正急剧增加，并且在二次电池中，具有高能量密度和高动作电位、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经被商业化并被广泛使用。作为锂二次电池用正极活性材料，已经开发了各种锂过渡金属氧化物，如LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiFePO4、Li(NiaCobMnc)O2(此处，a、b和c为氧化物构成元素的原子分数并且彼此独立，其中0<a<1，0<b<1，0<c<1且a+b+c＝1)等。其中，近来已经对Li(NiaCobMnc)O2积极进行了研究，因为其能够有利地用于高容量和高电压应用中。通过如下所述的方法制备常规的锂镍锰钴类氧化物：将前体(诸如镍锰钴氢氧化物)和锂原料(诸如氢氧化锂或碳酸锂)混合，将所述混合物引入到烧制炉中，并且在约750℃至约950℃的高温下对其进行烧制。常规地，已经使用诸如辊道窑(rollerhearthkil)的连续烧制炉作为上述烧制炉。辊道窑是如下烧制炉，在该烧制炉中，多个辊以预定的间隔布置，并且这些辊在相同方向上的旋转允许在移动材料的同时对材料进行烧制。尽管辊道窑提供了材料良好地流过该辊道窑并且容易除去原料中所包含的水分的优点，但是由于烧制炉中位置随机的加热丝以及热导率的变化(这会导致温度随位置的变化大)，所以其还具有如下缺点：其导致正极活性材料的品质一致性低，并且因此由于为了提高正极活性材料的品质一致性而增加生产时间，从而导致成本增加。相关技术[专利文件]韩国未决专利申请2005-0083869号
技术实现思路
技术问题本专利技术涉及提供一种制备正极活性材料的方法，所述方法能够提供具有一致性和优异品质的锂镍锰钴类正极活性材料。技术方案本专利技术提供一种制备正极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：将包含锂原料和镍-锰-钴前体的反应混合物引入连续烧制炉中并对其进行一次热处理，由此制备烧制混合物；对所述烧制混合物进行粉碎或尺寸分级；以及将已经被粉碎或尺寸分级的烧制混合物引入回转窑中并对其进行二次热处理，由此形成锂镍锰钴类正极活性材料。有益效果在根据本专利技术的制备正极活性材料的方法中，在连续烧制炉和回转窑中进行两个连续的热处理步骤，从而导致粒子的优异的品质一致性和低的阳离子混合。因此，能够得到具有优异的电化学特性的锂镍锰钴类正极活性材料。另外，根据本专利技术的制备正极活性材料的方法允许在连续烧制炉中所进行的一次热处理(烧制)工序期间释放出不必要的气体或水分(如水或CO2)，因此，改善了二次热处理工序期间的烧制产物的流动。因此，能够提高正极活性材料的生产率，并且能够缩短生产时间。此外，因为二次热处理是在回转窑中进行的，所以能够将热量均匀地传递给原料。因此，能够减小正极活性材料的物理性能的变化，因此，能够有效地解决正极活性材料的品质不一致性。具体实施方式在该说明书和权利要求书中所使用的术语和词语不应被解释为限于常用的含义或词典中的含义，而是应在专利技术人能够适当定义术语的概念以以最佳方式描述其专利技术的原则的基础上，将所述术语和词语解释为与本专利技术的技术精神相一致的含义和概念。说明书中所使用的术语仅用于解释具体实例，而不是限制本专利技术。除非在上下文中另外明确指出，否则单数表述包括复数对象。本文中所使用的术语“包括”、“具有”等表示特征、数量、阶段、成分或其组合的存在，并且应理解，不排除存在或增加一种或多种其它特征、数量、阶段、成分或其组合的可能性。除非另外明确指出，否则本文中所使用的“％”表示重量百分比(重量％)。本专利技术涉及一种制备正极活性材料的方法，更特别地，涉及一种包括如下步骤的制备正极活性材料的方法：(1)将包含锂原料和镍-锰-钴前体的反应混合物引入连续烧制炉中并对其进行一次热处理，由此制备烧制混合物；(2)对所述烧制混合物进行粉碎或尺寸分级；以及(3)将已经被粉碎或尺寸分级的烧制混合物引入回转窑中并对其进行二次热处理，由此形成锂镍锰钴类正极活性材料。下文中，将对本专利技术的制备方法的每一个步骤进行更详细地描述。(1)烧制混合物的制备首先，将包含锂原料和镍-锰-钴前体的反应混合物引入连续烧制炉中。作为锂原料，可以不受限制地使用本领域中已知的各种锂原料，例如含锂的碳酸盐(例如碳酸锂等)、含锂的水合物(例如氢氧化锂一水合物(LiOH·H2O)等)、含锂的氢氧化物(例如氢氧化锂等)、含锂的硝酸盐(例如硝酸锂(LiNO3)等)、含锂的氯化物(例如氯化锂(LiCl)等)等。优选地，作为锂原料，可以使用选自如下中的一种或多种：氢氧化锂和碳酸锂。作为镍-锰-钴前体，可以不受限制地使用本领域中已知的各种镍-锰-钴前体材料，例如选自如下中的一种或多种：镍锰钴氢氧化物、镍锰钴羟基氧化物、镍锰钴碳酸盐和镍锰钴有机络合物。可以从可商购获得的产品中采购镍-锰-钴前体，或者可以通过本领域中熟知的制备镍-锰-钴过渡金属前体的方法来制备镍-锰-钴前体。例如，可以通过如下方式制备镍-锰-钴过渡金属前体：通过将含铵阳离子的络合物形成剂和碱性化合物添加到含有含镍原料、含钴原料和含锰原料的金属溶液中，从而对其进行共沉淀反应。例如，含镍原料可以是含镍的乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐、卤化物、硫化物、氢氧化物、氧化物、羟基氧化物等，具体可以是Ni(OH)2、NiO、NiOOH、NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O、NiC2O2·2H2O、Ni(NO3)2·6H2O、NiSO4、NiSO4·6H2O、脂肪酸镍盐、卤化镍或以上材料的混合物，但本专利技术不限于此。含钴原料可以是含钴的乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐、卤化物、硫化物、氢氧化物、氧化物、羟基氧化物等，具体可以是Co(OH)2、CoOOH、Co(OCOCH3)2·4H2O、Co(NO3)2·6H2O、Co(SO4)2·7H2O或以上材料的混合物，但本专利技术不限于此。例如，含锰原料可以是含锰的乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐、卤化物、硫化物、氢氧化物、氧化物或羟基氧化物或以上材料的混合物，具体可以是如下物质：锰氧化物，如Mn2O3、MnO2或Mn3O4；锰盐，如MnCO3、Mn(NO3)2、MnSO4、乙酸锰、二羧酸锰、柠檬酸锰或脂肪酸锰盐；锰羟基氧化物；氯化锰；或以上材料的混合物，但本专利技术不限于此。通过如下方式来制备金属溶液：将含镍原料、含钴原料和含锰原料添加到溶剂，其中所述溶剂具体为水或水和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备正极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：/n将包含锂原料和镍-锰-钴前体的反应混合物引入连续烧制炉中并对所述反应混合物进行一次热处理，由此制备烧制混合物；/n对所述烧制混合物进行粉碎或尺寸分级；以及/n将所述已经被粉碎或尺寸分级的烧制混合物引入回转窑中并对其进行二次热处理，由此形成锂镍锰钴类正极活性材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180412 KR 10-2018-00428921.一种制备正极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：
将包含锂原料和镍-锰-钴前体的反应混合物引入连续烧制炉中并对所述反应混合物进行一次热处理，由此制备烧制混合物；
对所述烧制混合物进行粉碎或尺寸分级；以及
将所述已经被粉碎或尺寸分级的烧制混合物引入回转窑中并对其进行二次热处理，由此形成锂镍锰钴类正极活性材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述连续烧制炉是辊道窑。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述回转窑包含具有入口部和出口部的回转筒形管，其中所述回转筒形管以使得所述回转筒形管以2°至8°的角度倾斜并且所述出口部与所述入口部不在同一水平的方式设置。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述回转筒形管在所述二次热处理期间以0.5rpm至8rpm的速率旋转。


5.根据权利要求3所述的方法，其中所述回转筒形管具有2至20的长度对直径之比。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一次热处理在300℃至900℃的温度范围内进行。

【专利技术属性】
技术研发人员：郑元植，曹昇范，崔相洵，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR