本发明专利技术公开了一种改善无钴正极材料压实密度的方法、无钴正极材料和锂离子电池。所述方法包括以下步骤：(1)制备一烧料：(a)将锂源和镍锰氢氧化物前驱体按照Li/(Ni+Mn)摩尔比＝m混合，一次烧结，得到小粒径一烧料；(b)将锂源、镍氧化物和锰氧化物按照Li/(Ni+Mn)摩尔比＝n混合，一次烧结，得到大粒径一烧料，其中，m<n；(2)共混包覆：将所述的小粒径一烧料、大粒径一烧料和包覆物混合，二次烧结，得到无钴正极材料。本发明专利技术利用高温固相法来合成无钴单晶正极材料，不需要增加额外的工艺即可拓宽材料的粒度分布，改善材料的压实和电化学性能。改善材料的压实和电化学性能。改善材料的压实和电化学性能。
【技术实现步骤摘要】
改善无钴正极材料压实密度的方法、无钴正极材料和锂离子电池
[0001]本专利技术涉及电池
，涉及一种改善无钴正极材料压实密度的方法、无钴正极材料和锂离子电池。
技术介绍
[0002]随着环境的持续恶化，以及化石燃料的逐渐匮乏，人类对能源的需求更多地向清洁化，便携化发展。由于锂离子二次电池无污染，储能大，易携带的优点，其被广泛应用于手机电池、计算机、摄像机等3C设备之中。随着技术的发展，高能量密度的锂离子电池越来越广泛地应用在混合式动力汽车，甚至纯电动汽车，为人们的出行提供动力。
[0003]镍锰钴酸锂三元正极材料具有能量密度大，循环性能好，安全环保等优点，是目前电池正极材料研究的一个重要方向。然而由于钴资源储存较少，造成了钴价格较贵，同时易被操控价格，且钴对环境污染较大。因此，无钴镍锰酸锂材料的开发在控制成本，增强市场耐受性方面有着巨大的优势。
[0004]无钴镍锰酸锂材料中镍主要起到增加比容量的作用，锰主要起到稳定材料骨架的作用。随着政府补贴的逐渐退坡以及新能源安全事故的频发，人们对材料成本和安全性变得尤为关注，无钴镍锰酸锂材料的开发逐渐向中低镍方向发展。
[0005]随着无钴正极材料的广泛应用，提高能量密度也是主要的研究方向之一。尤其地，由于无钴中低镍正极材料锰含量较高，电芯制造的涂布以及辊压工序中存在压实偏低的问题，这无形中造成电芯体积能量密度低，如何提高中低镍材料的压实成为待解决的一个重要问题。
[0006]现有技术材料混锂一次烧结后，材料颗粒分布较为均匀，在匀浆涂布后，进行极片辊压过程中，压实难以达到，同时颗粒粒径容易压碎。同时，无钴正极材料作为一种新型的正极材料，尚无相关有效的提高其压实密度的方案。
[0007]因而，有必要提供一种改善无钴正极材料压实密度的方法。
技术实现思路
[0008]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种改善无钴正极材料压实密度的方法、无钴正极材料和锂离子电池。本专利技术利用高温固相法来合成无钴单晶正极材料，不需要增加额外的工艺即可拓宽材料的粒度分布，改善材料的压实和电化学性能。
[0009]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种改善无钴正极材料压实密度的方法，所述方法包括以下步骤：
[0011](1)制备一烧料：
[0012](a)将锂源和镍锰氢氧化物前驱体按照Li/(Ni+Mn)摩尔比＝m混合，一次烧结，得到小粒径一烧料；
[0013](b)将锂源、镍氧化物和锰氧化物按照Li/(Ni+Mn)摩尔比＝n混合，一次烧结，得到大粒径一烧料，其中，m<n；
[0014](2)共混包覆：
[0015]将所述的小粒径一烧料、大粒径一烧料和包覆物混合，二次烧结，得到无钴正极材料。
[0016]本专利技术的方法中，步骤(a)和步骤(b)无顺序限定，可以先制备小粒径一烧料，再制备大粒径一烧料；也可以先制备大粒径一烧料，再制备小粒径一烧料；还可以二者同时制备。本专利技术不作具体限定。
[0017]本专利技术利用高温固相法来合成无钴单晶正极材料，通过调整Li/(Ni+Mn)摩尔比和原料，可以在相同烧结条件下控制形成两种形貌各异的大小颗粒，不需要增加额外的工艺，包覆的同时完成大小颗粒混掺，拓宽材料的粒度分布，改善材料的压实和电化学性能。
[0018]本专利技术对锂源的具体种类不作限定，例如可以是LiOH和碳酸锂中的至少一种。
[0019]本专利技术对锂源的形态不作限定，例如可以是粉末。
[0020]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0021]优选地，m为1.03
‑
1.05，例如1.03、1.04或1.05等；n为1.1
‑
1.2，例如1.1、1.12、1.13、1.15、1.17或1.2等。
[0022]优选地，所述镍氧化物和锰氧化物对应的Ni/Mn摩尔比与所述镍锰氢氧化物前驱体对应的Ni/Mn摩尔比保持一致。
[0023]优选地，所述镍锰氢氧化物前驱体的化学式为Ni
x
Mn
y
(OH)2，其中，0.40≤x≤0.70，例如x可以是0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65或0.70等；0.30≤y≤0.60，例如y可以是0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55或0.60等。本专利技术的方法对于改善无钴中低镍正极材料的压实密度的效果尤其突出。
[0024]优选地，步骤(a)所述锂源的粒径D50≤10μm，例如10μm、9μm、8μm、7μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm或1μm等。
[0025]优选地，步骤(a)所述混合的转速为1000
‑
2500rpm，例如1000rpm、1200rpm、1500rpm、1700rpm、2000rpm、2200rpm、2400rpm或2500rpm等；时间为5
‑
15min，例如5min、8min、10min、13min或15min等。
[0026]优选地，步骤(b)所述锂源的粒径D50≤10μm，例如10μm、9μm、8μm、7μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm或1μm等。
[0027]优选地，步骤(b)所述混合的转速为1000
‑
2500rpm，例如1000rpm、1200rpm、1500rpm、1700rpm、2000rpm、2200rpm、2400rpm或2500rpm等；时间为5
‑
15min，例如5min、8min、10min、13min或15min等。
[0028]作为本专利技术所述方法的一个优选技术方案，步骤(a)所述一次烧结和步骤(b)所述一次烧结的温度在950
‑
1020℃范围内，温度例如950℃、960℃、970℃、980℃、990℃、1000℃、1010℃或1020℃等。
[0029]优选地，步骤(a)所述一次烧结和步骤(b)所述一次烧结的时间在8
‑
12h范围内，时间例如8h、9h、10h、10.5h、11h或12h等。
[0030]优选地，步骤(a)所述一次烧结和步骤(b)所述一次烧结的升温速率在1
‑
4℃/min
范围内，升温速率例如1℃/min、2℃/min、2.5℃/min、3℃/min或4℃/min等。
[0031]优选地，步骤(a)所述一次烧结和步骤(b)所述一次烧结的气氛为空气。
[0032]优选地，步骤(a)所述一次烧结和步骤(b)所述一次烧结的温度相同。
[0033]优选地，步骤(a)所述一次烧结和步骤(b)所述一次烧结在同一辊道窑炉中进行。
[0034]本专利技术的方法可以在相同烧结条件下，仅仅本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种改善无钴正极材料压实密度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)制备一烧料：(a)将锂源和镍锰氢氧化物前驱体按照Li/(Ni+Mn)摩尔比＝m混合，一次烧结，得到小粒径一烧料；(b)将锂源、镍氧化物和锰氧化物按照Li/(Ni+Mn)摩尔比＝n混合，一次烧结，得到大粒径一烧料，其中，m<n；(2)共混包覆：将所述的小粒径一烧料、大粒径一烧料和包覆物混合，二次烧结，得到无钴正极材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，m为1.03
‑
1.05，n为1.1
‑
1.2。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述镍氧化物和锰氧化物对应的Ni/Mn摩尔比与所述镍锰氢氧化物前驱体对应的Ni/Mn摩尔比保持一致；优选地，所述镍锰氢氧化物前驱体的化学式为Ni
x
Mn
y
(OH)2，其中，0.40≤x≤0.70，0.30≤y≤0.60。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(a)所述锂源的粒径D50≤10μm；优选地，步骤(a)所述混合的转速为1000
‑
2500rpm，时间为5
‑
15min；优选地，步骤(b)所述锂源的粒径D50≤10μm；优选地，步骤(b)所述混合的转速为1000
‑
2500rpm，时间为5
‑
15min。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(a)所述一次烧结和步骤(b)所述一次烧结的温度在950
‑
1020℃范围内...
【专利技术属性】
技术研发人员：施泽涛，乔齐齐，王鹏飞，郭丰，李子郯，杨红新，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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