一种改性高镍三元正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性高镍三元正极材料的制备方法，其步骤为：1）将一次颗粒为针状，二次颗粒D50为2.5≤D50≤4.5um三元前驱体Ni

【技术实现步骤摘要】
一种改性高镍三元正极材料的制备方法
本专利技术涉及锂电池材料领域，尤其涉及一种改性高镍三元正极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、对环境污染小等优点，在新能源电动车领域已得到广泛应用。正极材料作为锂离子电池四大核心材料之一，直接影响电池体系的容量、寿命、安全等性能。目前已经商业化的锂离子电池正极材料有钴酸锂、磷酸亚铁锂、锰酸锂、三元材料。随着市场对长续航里程和高安全性能新能源电动车的需求增加，具有优异性能的高镍三元正极材料成为重点研究应用的对象。掺杂型单晶颗粒形貌有利于提升正极材料的容量保持率、热稳定性，从而延长锂离子电池的寿命，提高安全性能。在高温固相法合成正极材料过程中，颗粒之间极易发生团聚现象，增加了制备单晶颗粒及掺杂均匀性的难度，对于高镍材料这种现象更为明显。为解决此类问题，目前较多方法的是在加入助剂或经过多次高温烧结（＞750℃），如专利CN108298599A，CN109279659A，CN109768231A。其合成过程复杂，能耗高，掺杂均匀性难以保证，不利于大规模生产。
技术实现思路
本专利技术提供了一种改性高镍三元正极材料的制备方法，以制备得到均匀单晶形貌的改性颗粒，提高材料的容量保持率和热稳定性，工艺流程简单，节能减耗，可广泛应用于大规模工业生产中。一种改性高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：1）将一次颗粒为针状，二次颗粒D50为2.5≤D50≤4.5um三元前驱体NixCoyMnz(OH)2与锂源、改性添加剂进行混合，其中x+y+z=1且0.6≤x＜0.9，0.1≤y≤0.2，0≤z≤0.2；2）将混合物在450~700℃和氧气气氛下进行翻转、焙烧；3）将步骤2）得到的焙烧产物在750~1000℃下进行焙烧，自然冷却至室温，破碎，获得改性高镍三元正极材料。优选的，步骤1）中锂源和三元前驱体的锂金属摩尔比为1.00~1.10。优选的，所述锂源为氢氧化锂，一水氢氧化锂，氧化锂中的一种或多种。优选的，所述改性添加剂为含有Al、Ti、Zr、Mg、W、B、Yb、Gd中的一种或多种纳米级金属氧化物。优选的，步骤2）中的450~700℃的焙烧时间为4~8小时。优选的，步骤2）中的氧气含量≥80%。优选的，步骤2）中混合物上下翻转的周期为5~20分钟。优选的，步骤3）中750~1000℃的焙烧时间为8~14小时。本专利技术提供了一种改性高镍三元正极材料的制备方法，采用小颗粒三元前驱体，通过采用翻转和焙烧在氧气气氛下同时进行，有利于锂源和添加剂均匀进入前驱体内及副产物排出，制备出均匀单晶颗粒形貌的三元正极材料，具有优异的容量保持率和热稳定性。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的改性三元正极材料形貌图。图2为本专利技术实施例2制备的改性三元正极材料形貌图。图3为本专利技术对比例1制备的三元正极材料形貌图。图4为本专利技术对比例2制备的三元正极材料形貌图。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的详细过程做进一步说明，所述实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例11）取一次颗粒为针状，粒度D50=3.5um的Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2三元前驱体，与氢氧化锂按照锂源和三元前驱体的锂金属摩尔比为1.05的比例进行混合，同时加入纳米氧化铝。2）将混合物料置于炉膛转动的窑炉中600℃焙烧6小时，氧含量为85%，物料上下翻转周期为10分钟。3）将焙烧后的产物放入马弗炉中920℃焙烧10小时，自然冷却至室温，破碎，获得改性三元正极材料，其形貌图如图1所示。将合成的改性三元正极材料用于组装063550型软包电池进行电化学性能测试。电池在放电截止电压为3.0V，充电截止电压为4.3V的条件下，经过100周0.5C充放电后，容量保持率为97%。电池充满电后在60℃的条件下储存28天，厚度变化为5.2%。实施例2制备方法同实施例1，三元前驱体为Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2，改性添加剂为纳米氧化钛，将焙烧后的产物放入马弗炉中焙烧温度为860℃，获得改性三元正极材料，其形貌图如图2所示。测试方法同实施例1，经过100周0.5C充放电后，容量保持率为96%。电池充满电后在60℃的条件下储存28天，厚度变化为7.2%。对比例1制备方法同实施例1，步骤2）中将混合物料置于马弗炉600℃焙烧6小时，获得三元正极材料，其形貌图如图3所示。测试方法同实施例1，经过100周0.5C充放电后，容量保持率为85%。电池充满电后在60℃的条件下储存28天，厚度变化为15.6%。对比例2制备方法同实施例2，步骤2）中将混合物料置于马弗炉600℃焙烧6小时，获得三元正极材料，其形貌图如图4所示。测试方法同实施例2，经过100周0.5C充放电后，容量保持率为82%。电池充满电后在60℃的条件下储存28天，厚度变化为18.3%。参照下表，下表列出了实施例1、实施例2、对比例1、对比例2的容量保持率和存储性能，存储性能中电池的厚度变化率可间接反映材料的热稳定性。由表分析，实施例1、实施例2制备的改性三元正极材料的其性能优于对样品，此为本专利技术对三元材料的性能改善所取得的效果。表1实施例和对比例制备的电池性能测试结果以上所述的具体实施方式，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施方式而已，并不用于限定本专利技术的保护范围，在不脱离本专利技术原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改和替换，均应包含在本专利技术的保护范围之列。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）将一次颗粒为针状，二次颗粒D50为2.5≤D50≤4.5um三元前驱体Ni

【技术特征摘要】
1.一种改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将一次颗粒为针状，二次颗粒D50为2.5≤D50≤4.5um三元前驱体NixCoyMnz(OH)2与锂源、改性添加剂进行混合，其中x+y+z=1且0.6≤x＜0.9，0.1≤y≤0.2，0≤z≤0.2；
2）将混合物在450~700℃和氧气气氛下进行翻转、焙烧；
3）将步骤2）得到的焙烧产物在750~1000℃下进行焙烧，自然冷却至室温，破碎，获得改性高镍三元正极材料。


2.根据权利要求1所述的改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中锂源和三元前驱体的锂金属摩尔比为1.00~1.10。


3.根据权利要求1所述的改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，锂源为氢氧化锂，一水氢氧化锂，氧化锂中...

【专利技术属性】
技术研发人员：余随淅，叶建，涂全，桂磊，周大桥，
申请(专利权)人：湖北虹润高科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42