一种长循环型523单晶三元材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池三元正极材料制备技术领域，公开了一种长循环型523单晶三元材料的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)将前驱体(Ni

【技术实现步骤摘要】
一种长循环型523单晶三元材料的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池三元正极材料制备
，具体涉及一种长循环型523单晶三元材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池三元正极材料具有合成过程简单、能量密度高等优势，目前已经成功应用于电动汽车、3C产品等领域。其中，单晶三元材料较多晶三元材料具有更好的耐高压性能、更好的循环性能。但是，由于三元材料本身属性的缺陷，比如Li+/Ni2+离子混排、高电压条件下的相变等等，导致材料循环性能变差。为了改善正极材料的循环稳定性，同时，也为了迎合某些下游客户的特殊要求(要求循环性能具备一定的爬坡特征)，因此开发出一种循环初期爬坡、循环性能优异的523单晶三元材料。但是，现有技术中，没有关于具有循环爬坡且循环性能优异的523单晶三元材料制备方法的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种长循环型523单晶三元材料的制备方法，该方法能够得到一种循环初期具有适当爬坡，且循环性能优异的523单晶三元材料，且该方法工艺简单、制备的材料性能稳定、易于工业化生产应用。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种长循环型523单晶三元材料的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH、碳酸锂和锆化合物进行配比，干法混料后得到混合料，其中，前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH与碳酸锂按照Li:Ni0.5Co0.2Mn0.3＝(1+x):1的摩尔比进行配比，x＝0.055-0.065，并控制锆的含量为混合料总量的0.15-0.2重量％；(2)将步骤(1)中得到的混合料置于匣钵中，整平，然后在空气气氛下进行烧结，得到料块，其中，具体烧结过程为：将温度升至795-805℃烧结3-8小时，接着将温度升至958-962℃烧结10-15小时，烧结结束后，增大通气量，自然冷却至100-200℃；(3)将步骤(2)中得到的料块依次进行旋轮磨、气流磨、过筛，得到镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料。优选地，在步骤(1)中，所述前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH的形貌为球形或类球形。优选地，在步骤(1)中，所述前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH的平均粒度D50为3-5μm。优选地，在步骤(1)中，所述碳酸锂为电池级碳酸锂。优选地，在步骤(1)中，所述碳酸锂的平均粒度D50为6-8μm。优选地，在步骤(1)中，所述锆化合物为纳米级锆化合物。优选地，在步骤(1)中，所述锆化合物为纳米氧化锆。优选地，在步骤(1)中，采用高混机进行干法混料。优选地，在步骤(1)中，所述干法混料的条件为：转速为150-800转/分钟，混合时间不超过1小时。优选地，在步骤(2)中，具体烧结过程为：将温度升至800℃烧结5小时，接着将温度升至960℃烧结12小时，烧结结束后，增大通气量，自然冷却至150℃。优选地，在步骤(3)中，所述气流磨的条件为：研磨气压力为0.4-0.7MPa，分级频率为90-120Hz。优选地，该方法还包括向步骤(3)中得到镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料中掺杂添加剂。优选地，所述添加剂为氧化钛、氧化镁或氧化锶中的至少一种。本专利技术采用特定的制备工艺能够得到一种循环初期具有适当爬坡，且循环性能优异的523单晶三元材料，且该方法工艺简单、制备的材料性能稳定、易于工业化生产应用。与对比例2相比，实施例适当提高烧结温度，将单晶颗粒适当烧结长大，结果发现，烧结温度适当调高，单晶颗粒继续适当长大，单晶颗粒不会烧裂，最终能够得到一种单晶颗粒大小均匀、平均尺寸较大，循环初期具有较小爬坡现象，且循环性能优异的523单晶材料。附图说明图1是本专利技术所述方法的烧结曲线示意图；图2是本专利技术实施例1中制备的镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料的扫描电镜图；图3和图4是本专利技术实施例1中制备的镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料的电化学性能图；图5是本专利技术对比例1中制备的镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料的扫描电镜图；图6和图7是本专利技术对比例1中制备的镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料的电化学性能图；图8是本专利技术对比例2中制备的镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料的扫描电镜图；图9和图10是本专利技术对比例2中制备的镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料的电化学性能图；图11是本专利技术对比例3中制备的镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料的扫描电镜图；图12和图13是本专利技术对比例3中制备的镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料的电化学性能图；图14是本专利技术对比例4中制备的镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料的扫描电镜图；图15和图16是本专利技术对比例3中制备的镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料的电化学性能图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。现有市场中所用的523单晶三元材料的单晶颗粒形貌好，单晶颗粒平均尺寸大小分布均匀，且材料循环无爬坡现象，但是这种理想的单晶材料不能满足某些下游客户的特殊要求，比如，要求循环性能优异且具备一定的爬坡特征。专利技术人经过研究发现，在特定的烧结条件下，523单晶三元材料的单晶颗粒增大，在充放电的过程中极化会变大，会导致材料的容量不能完全发挥出来，但是随着循环的进行，材料逐步活化、容量会慢慢释放出来，循环会出现较小的爬坡特征，而且爬坡现象不能过于明显，否则初始容量就会变低。基于此，专利技术人开发了一种循环初期爬坡、循环性能优异的523单晶三元材料。本专利技术提供了一种长循环型523单晶三元材料的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH、碳酸锂和锆化合物进行配比，干法混料后得到混合料，其中，前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH与碳酸锂按照Li:Ni0.5Co0.2Mn0.3＝(1+x):1的摩尔比进行配比，x＝0.055-0.065，并控制锆的含量为混合料总量的0.15-0.2重量％；(2)将步骤(1)中得到的混合料置于匣钵中，整平，然后在空气气氛下进行烧结，得到料块，其中，具体烧结过程为：将温度升至795-805℃烧结3-8小时，接着将温度升至958-962℃烧结10-15小时，烧结结束后，增大通气量，自然冷却至100-200℃；(3)将步骤(2)中得到的料块依次进行旋轮磨、气流磨、过筛，得到镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料。本专利技术通过合理控制前驱体、碳酸锂之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长循环型523单晶三元材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n(1)将前驱体(Ni

【技术特征摘要】
1.一种长循环型523单晶三元材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH、碳酸锂和锆化合物进行配比，干法混料后得到混合料，其中，前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH与碳酸锂按照Li:Ni0.5Co0.2Mn0.3＝(1+x):1的摩尔比进行配比，x＝0.055-0.065，并控制锆的含量为混合料总量的0.15-0.2重量％；
(2)将步骤(1)中得到的混合料置于匣钵中，整平，然后在空气气氛下进行烧结，得到料块，其中，具体烧结过程为：将温度升至795-805℃烧结3-8小时，接着将温度升至958-962℃烧结10-15小时，烧结结束后，增大通气量，自然冷却至100-200℃；
(3)将步骤(2)中得到的料块依次进行旋轮磨、气流磨、过筛，得到镍钴锰酸锂NCM523单晶三元材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH的形貌为球形或类球形；
优选地，所述前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH的平均粒度D50为3-5μm。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述碳酸锂为电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：何雅，孙杰，何中林，
申请(专利权)人：湖北融通高科先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42