一种长循环高压实密度高镍正极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种长循环高压实密度高镍正极材料的制备方法，首先采用两种粒径不同的高镍前驱体分别与氧化物进行三次混合和三次烧结，然后将上述制得的两种不同粒径的烧结产物按照一定比例进行混合，从而制得本发明专利技术所述的长循环高压实密度高镍正极材料。本发明专利技术所述制备方法通过将两种不同粒径的烧结产物进行掺混，改变了制得正极材料的粒度分布，改善了高镍正极材料压实不足的缺点，从而有效提高了高镍正极材料的压实密度和循环性能。高镍正极材料的压实密度和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种长循环高压实密度高镍正极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于电化学储能与新能源材料领域，具体涉及一种长循环高压实密度高镍正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着锂离子电池正极材料的快速发展，各种采用锂离子电池的数码产品、动力汽车等的更新换代速度很快，且大都趋于便携化和经济化，从而对锂离子电池的循环性能及能量密度提出了更高的要求，而正极材料的压实性能与电池的能量密度和循环性能息息相关，这也意味着需要进一步抬高材料的压实性能，以期得到容量及容量保持率均较高的正极材料。
[0003]影响正极极片压实密度的因素主要有以下四点：1)材料真密度；2)材料形貌；3)材料粒度分布；4)极片工艺。而材料的真密度对压实密度的影响是无法改变的，所以目前提高压实密度的方法主要从材料形貌、材料粒度分布和极片工艺三方面入手。对于材料形貌，由几百纳米的一次颗粒团聚成的三元材料二次球，本身就有很多空隙；制备成极片后，球和球之间也会有大量的空隙，使得材料的压实密度降低；对于材料粒度分布，其对压实密度产生影响的原因和三元材料的球形度有关，等径球在堆积时，球体和球体之间会有大量的空隙，若没有合适的小粒径填充，堆积密度就会很低，降低材料压实密度；对于极片工艺，极片的面密度，粘结剂和导电剂的用量都会影响压实密度，其用量越多，压实密度越低。但是目前针对以上三个影响压实密度因素制备得到的三元材料仍存在容量、循环性能较差的缺陷，而不能商业化使用。

技术实现思路

[0004]基于上述技术背景，本专利技术人进行了锐意进取，结果发现：采用大颗粒前驱体和小颗粒前驱体分别与氧化物进行三次混合和三次烧结，最后将上述制得的大颗粒烧结产物和小颗粒烧结产物按照一定比例进行混合，得到本专利技术所述的长循环高压实密度高镍正极材料。本专利技术所述的制备方法简单，通过将两种不同粒径的烧结产物进行掺混，改变了制得正极材料的粒度分布，改善了高镍正极材料压实不足的缺点，从而使其循环性能提高。
[0005]本专利技术的第一方面在于提供一种长循环高压实密度高镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、将大颗粒前驱体、锂源和氧化物混合，得到中间体1；
[0007]步骤2、将小颗粒前驱体与锂源混合，得到中间体2；
[0008]步骤3、中间体1和中间体2进行烧结后混合。
[0009]本专利技术的第二方面在于提供一种根据本专利技术第一方面所述制备方法制得的长循环高压实密度高镍正极材料。
[0010]本专利技术提供的长循环高压实密度高镍正极材料的制备方法具有以下优势：
[0011](1)本专利技术所述的制备方法简单，实验仪器常规，制备成本较低，有利于大规模产
业化生产；
[0012](2)本专利技术所述的制备方法制得的高镍正极材料具有较高的压实密度和优异的循环性能。
附图说明
[0013]图1示出本专利技术实施例1制得高镍正极材料的场发射扫描电子显微镜(FESEM)照片；
[0014]图2示出本专利技术实施例2制得高镍正极材料在25℃、1C条件下测试的循环性能曲线图；
[0015]图3示出本专利技术实施例1制得高镍正极材料辊压前后的SEM照片。
具体实施方式
[0016]下面将对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0017]本专利技术提供了一种长循环高压实密度高镍正极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0018]步骤1、将大颗粒前驱体、锂源和氧化物混合，得到中间体1；
[0019]步骤2、将小颗粒前驱体与锂源混合，得到中间体2；
[0020]步骤3、中间体1和中间体2进行烧结后混合。
[0021]以下对该步骤进行具体描述和说明。
[0022]步骤1、将大颗粒前驱体、锂源和氧化物混合，得到中间体1。
[0023]在本专利技术中，所述大颗粒前驱体为高镍前驱体，优选选自含镍钴锰的氢氧化物、氧化物和碳酸盐中的一种或几种，更优选选自含镍钴锰的氢氧化物和氧化物中的一种或几种。
[0024]在本专利技术步骤1中，所述大颗粒前驱体的中位粒径为5～20μm，优选中位粒径为9～18μm，更优选中位粒径为10～17μm。
[0025]所述锂源优选选自含锂的氧化物、氢氧化物、碳酸盐和硫酸盐中的一种或几种，更优选选自含锂的氢氧化物和碳酸盐中的一种或两种。
[0026]本专利技术所述大颗粒前驱体中金属元素之和与锂源中锂元素的摩尔比为1：(1～1.08)，优选摩尔比为1：(1.01～1.06)，更优选摩尔比为1：(1.02～1.04)。
[0027]本专利技术所述氧化物选自氧化锆、氧化镁、氧化铝、氧化钕、氧化锶、氧化钛、氧化钇、氧化钼、氧化铂、氧化钯和氧化硼中的一种或几种，优选选自氧化锆、氧化镁、氧化铝、氧化钕、氧化锶、氧化钛、氧化钇和氧化硼中的一种或几种，更优选选自氧化锆、氧化镁、氧化铝和氧化硼中的一种或几种。采用上述不等价阳离子掺杂，会影响材料中过渡金属离子价态的升高或降低，从而产生空穴或电子，改变材料的能带结构，提升材料的导电率，大大提高三元材料的循环性能。
[0028]所述大颗粒前驱体中金属元素之和和氧化物中金属元素或硼元素的摩尔比为(200～500):1，优选摩尔比为(250～400):1，更优选摩尔比为(270～350):1。
[0029]所述混合优选在榨汁机中进行，搅拌速度为5000～15000r/min，优选搅拌速度为
8000～12000r/min，更优选为10000r/min。
[0030]搅拌次数为2～12次，优选为5～10次，更优选为8次。
[0031]步骤2、将小颗粒前驱体和锂源混合，得到中间体2。
[0032]在本专利技术步骤2中，所述小颗粒前驱体为高镍前驱体，优选为与步骤1中相同的前驱体。所述锂源优选与步骤1中所用锂源相同。
[0033]所述小颗粒前驱体的中位粒径为1～10μm，优选中位粒径为2～8μm，更优选中位粒径为4～7μm。
[0034]小颗粒前驱体中金属元素之和和锂源中锂元素的摩尔比为1:1.00～1.08，优选摩尔比为1:1.01～1.06，更优选摩尔比为1:1.02～1.04。
[0035]本专利技术步骤2中，任选向小颗粒前驱体和锂源中添加氧化物，所述氧化物选自氧化锆、氧化镁、氧化铝、氧化钕、氧化锶、氧化钛、氧化钇、氧化钼、氧化铂、氧化钯和氧化硼中的一种或几种，优选选自氧化锆、氧化镁、氧化铝、氧化钕、氧化锶、氧化钛、氧化钇和氧化硼中的一种或几种，更优选选自氧化锆、氧化镁、氧化铝和氧化硼中的一种或几种。
[0036]小颗粒前驱体中金属元素之和和氧化物中金属元素或硼元素的摩尔比为(1500～2500):1，优选摩尔比为(1700～2300):1，更优选摩尔比为(1900～2100):1。
[0037]该混合优选在榨汁机中进行，搅拌速度为5000～15000r/min，优选搅拌速度为8000～12000r/mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长循环高压实密度高镍正极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、将大颗粒前驱体、锂源和氧化物混合，得到中间体1；步骤2、将小颗粒前驱体与锂源混合，得到中间体2；步骤3、中间体1和中间体2进行烧结后混合。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述大颗粒前驱体为高镍前驱体，优选选自含镍钴锰的氢氧化物、氧化物和碳酸盐中的一种或几种；所述大颗粒前驱体的中位粒径为5～20μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述氧化物选自氧化锆、氧化镁、氧化铝、氧化钕、氧化锶、氧化钛、氧化钇、氧化钼、氧化铂、氧化钯和氧化硼中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述小颗粒前驱体的中位粒径为1～10μm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，小颗粒前驱体中金属元素和锂源中锂元素的摩尔比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯月丹，鲍荣荣，张林，朱卫泉，徐珊珊，
申请(专利权)人：中信国安盟固利电源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：