一种高压实三元复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高压实三元复合材料的制备方法，将多晶三元材料和单晶三元材料进行粒度级配，然后再与金属氧化物、氟化锂混合后进行喷雾干燥和二次煅烧造粒，制得高压实三元复合材料。本发明专利技术制备得到的三元复合材料，兼顾了单晶及多晶三元材料的特性，同时通过粒径级配、喷雾造粒等方式，使得该三元复合材料具有优异的压实密度，以及在倍率性能、循环性能等方面有较好表现。等方面有较好表现。等方面有较好表现。

【技术实现步骤摘要】
一种高压实三元复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池正极材料
，具体是一种高压实三元复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着化石原料的日益枯竭加之化石原料的使用带来的温室效应，环境恶化等一系列后果，锂离子电池作为目前阶段较好的清洁能源登上历史舞台。尤其各国对碳中和目标的确定，在能源存储领域，锂电池快速发展。目前在锂离子动力电池方面，其正极材料主要为NCM或LFP。N端电动汽车领域应用较多。目前NCM根据形貌可以分为单晶或多晶。单晶NCM具有较好的热稳定性及循环性能，而多晶NCM具有较好的压实及倍率性能。另外成本方面单晶成本较高。如何兼顾两者的优点，目前有部分企业及科研院所将两者进行简单混合，但得到的复合三元材料未表现出期望性能。故两种材料如何进行高效融合是锂电行业必须考虑的一个问题。CM凭借其高能量密度在中高

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种高压实三元复合材料的制备方法，制备得到的三元复合材料具有良好的电学性能，且压实密度高。
[0004]本专利技术的技术方案为：
[0005]一种高压实三元复合材料的制备方法，具体包括有以下步骤：
[0006](1)、首先将NCM前驱体与锂盐高速混合得第一混合物，将第一混合物在氧气或空气气氛中在600
‑
780℃下进行一次煅烧形成多晶三元材料，然后将NCM前驱体与锂盐高速混合得第二混合物，第二混合物在氧气或空气气氛中在850
‑
950℃下进行一次煅烧形成单晶三元材料；其中，NCM前驱体选用Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2或Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
CO3，0.3≤x≤0.9，x+y＜1；
[0007](2)、将多晶三元材料和单晶三元材料分别进行机械粉碎或气流粉碎，得到两种不同粒径的三元材料；其中，单晶三元材料的D50控制在3.5
‑
4.5μm，多晶三元材料的D50控制在9.0
‑
13.0μm；
[0008](3)、将粉碎后的多晶三元材料和单晶三元材料、以及金属氧化物、氟化锂按照一定配比在醇类溶剂中混合，得到一定固含量的混合液；
[0009](4)、将步骤(3)制得的混合液依次进行喷雾干燥和二次煅烧，从而制得高压实三元复合材料。
[0010]所述的步骤(1)中，锂盐为Li2CO3和LiOH中的一种或两种混合；所述的NCM前驱体与锂盐的摩尔比为1:1.01
‑
1.07。
[0011]所述的步骤(1)中，第一混合物和第二混合物的一次煅烧时间均为12
‑
15小时。
[0012]所述的步骤(3)中，多晶三元材料、单晶三元材料、金属氧化物和氟化锂的摩尔比为0.6
‑
0.9:0.1
‑
0.3:0.01
‑
0.05:0.04
‑
0.06。
[0013]所述的步骤(3)中，金属氧化物为Al2O3、TiO2、SiO2、ZnO、SnO2、ZrO2和SrO中的一种或多种混合。
[0014]所述的步骤(3)中，醇类溶剂为乙醇、异丙醇、丁醇和辛醇中的一种或多种混合。
[0015]所述的步骤(3)中，混合液的固含量为30％
‑
45％。
[0016]所述的步骤(4)中，二次煅烧的温度为350
‑
600℃，煅烧时间为8
‑
12H。
[0017]本专利技术的优点：
[0018](1)、本专利技术将多晶三元材料与单晶三元材料进行粒度级配，然后再通过喷雾干燥造粒可明显提升三元复合材料的压实密度，从而提高其电学性能。
[0019](2)、本专利技术通过金属氧化物和氟化锂对三元复合材料进行包覆，可显著提高三元复合材料的热稳定及循环性能，同时锂元素的补充，可抵消二次煅烧过程中的锂损失，保证三元复合材料的容量正常发挥。
[0020](3)、本专利技术将多晶三元材料与单晶三元材料融合制备得到三元复合材料，制得的三元复合材料在电池性能上均衡发展，弱化了两种三元材料各自的本身缺陷。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例2和对比例1
‑
3制得的四种三元复合材料制成软包电芯进行充放电循环的对比曲线图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例1
[0024]一种高压实三元复合材料的制备方法，具体包括有以下步骤：
[0025](1)、首先将410gNi
0.65
Co
0.15
Mn
0.2
(OH)2与190gLiOH高速混合得第一混合物，第一混合物在氧气或空气气氛中在850℃下进行12小时的一次煅烧形成多晶三元材料Ni
0.65
Co
0.15
Mn
0.2
O2，然后将Ni
0.75
Co
0.15
Mn
0.15
(OH)2与190gLiOH高速混合得第二混合物，第二混合物在氧气或空气气氛中在900℃下进行15小时的一次煅烧形成单晶三元材料Ni
0.75
Co
0.15
Mn
0.15
O2；
[0026](2)、将多晶三元材料和单晶三元材料分别进行机械粉碎或气流粉碎，调整粉碎压力及分级频率，得到两种不同粒径的三元材料；其中，单晶三元材料的D50控制在3.8μm，多晶三元材料的D50控制在9.5μm；
[0027](3)、将300g粉碎后的多晶三元材料、50g粉碎后的单晶三元材料、0.3gAl2O3、1gLiF加入到1000g乙醇溶液中进行充分混合，得到混合液；
[0028](4)、将混合液进行喷雾干燥后，在350℃下进行8小时的二次煅烧，从而制得高压实三元复合材料。
[0029]实施例2
[0030]一种高压实三元复合材料的制备方法，具体包括有以下步骤：
[0031](1)、首先将410gNi
0.75
Co
0.15
Mn
0.15
(OH)2与200gLiOH高速混合得第一混合物，第一混合物在氧气或空气气氛中在800℃下进行13小时的一次煅烧形成多晶三元材料Ni
0.75
Co
0.15
Mn
0.15
O2，然后将410g本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压实三元复合材料的制备方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：(1)、首先将NCM前驱体与锂盐高速混合得第一混合物，将第一混合物在氧气或空气气氛中在600
‑
780℃下进行一次煅烧形成多晶三元材料，然后将NCM前驱体与锂盐高速混合得第二混合物，第二混合物在氧气或空气气氛中在850
‑
950℃下进行一次煅烧形成单晶三元材料；其中，NCM前驱体选用Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2或Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
CO3，0.3≤x≤0.9，x+y＜1；(2)、将多晶三元材料和单晶三元材料分别进行机械粉碎或气流粉碎，得到两种不同粒径的三元材料；其中，单晶三元材料的D50控制在3.5
‑
4.5μm，多晶三元材料的D50控制在9.0
‑
13.0μm；(3)、将粉碎后的多晶三元材料和单晶三元材料、以及金属氧化物、氟化锂按照一定配比在醇类溶剂中混合，得到一定固含量的混合液；(4)、将步骤(3)制得的混合液依次进行喷雾干燥和二次煅烧，从而制得高压实三元复合材料。2.根据权利要求1所述的一种高压实三元复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，锂盐为Li2CO3和LiO...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小健，李坤，鲁鹏，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：