镍钴锰三元材料及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种镍钴锰三元材料及其制备方法和锂离子电池。镍钴锰三元材料的制备方法，包括：将包括锂源、镍钴锰前驱体和碳源在内的原料混合，然后烧结得到所述镍钴锰三元材料。镍钴锰三元材料，使用所述的制备方法得到。锂离子电池，其原料包括所述的镍钴锰三元材料。本申请提供的镍钴锰三元材料及其制备方法，得到的镍钴锰三元材料电性能好，容器使用寿命长。寿命长。寿命长。

【技术实现步骤摘要】
镍钴锰三元材料及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种镍钴锰三元材料及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]从目前的新能源汽车锂离子电池技术发展来看，以含镍钴锰三元材料为正极的锂离子动力电池已经成为目前新能源汽车动力电池发展的主要目标，2019年，镍钴锰三元正极材料的出货量已经达到20万吨左右。
[0003]一般而言，镍钴锰三元材料的烧结工序中，所采用的设备是辊道窑，将混合了锂盐和镍钴锰前驱体的物料装载在容器中，在辊道窑中进行高温烧结，所用的锂盐主要是碳酸锂、氢氧化锂等。目前市面上常用的容器主要成分是莫来石和氧化铝，在高温下，碳酸锂或者氢氧化锂会分解生成氧化锂，而氧化锂容易和容器中的氧化铝或氧化硅发生反应，生成锂铝或者锂硅氧化物，破坏容器内壁的表面层，造成容器在使用过程中出现开裂、起皮、掉渣等现象。破损的表面层甚至会黏附在底层产品中，引入杂质，造成产品产率下降或者质量下降。同时，由于容器无法继续使用，容器利用率低，导致生产成本提高。
[0004]目前的工艺复杂或者容器使用寿命提高的有限，如何改进三元材料的合成方法以解决产品产率或者质量下降以及容器寿命短，是三元材料生产过程中亟待解决的问题。
[0005]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种镍钴锰三元材料及其制备方法和锂离子电池，以解决上述问题。
[0007]为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：
[0008]一种镍钴锰三元材料的制备方法，包括：
[0009]将包括锂源、镍钴锰前驱体和碳源在内的原料混合，然后烧结得到所述镍钴锰三元材料。
[0010]优选地，所述锂源包括碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂中的一种或多种；
[0011]优选地，所述锂源中锂的摩尔量与所述镍钴锰前驱体中镍钴锰的摩尔量之和的比例为(1.0
‑
1.1):1。
[0012]可选地，所述锂源中锂的摩尔量与所述镍钴锰前驱体中镍钴锰的摩尔量之和的比例可以为1：1、1.05：1、1.1：1以及(1.0
‑
1.1):1之间的任一值。
[0013]优选地，所述镍钴锰前驱体包括镍钴锰氢氧化物和/或镍钴锰碳酸盐。
[0014]优选地，所述碳源包括无机碳材料和/或有机碳材料；
[0015]优选地，所述碳源包括石墨和/或葡萄糖。
[0016]优选地，所述镍钴锰前驱体与所述碳源的质量比为1:(0.001
‑
0.12)。
[0017]可选地，所述镍钴锰前驱体与所述碳源的质量比可以为1：0.001、1：0.005、1：
0.01、1：0.05、1：0.10、1：0.12以及1:(0.001
‑
0.12)之间的任一值。
[0018]优选地，所述烧结使用的容器的内壁设置有稳定层；
[0019]优选地，所述稳定层包括贵金属材料；
[0020]优选地，所述贵金属材料包括金、银、铂中的一种或多种。
[0021]稳定层是指该层内的材料在烧结温度下，其自身既不发生物理反应，也不发生化学反应，同时也既不和空气发生化学反应，也不与容器内的物质发生化学反应。
[0022]容器内表面使用贵金属材料处理，这些贵金属材料性质稳定，即使在高温下也不会与锂盐或者其他原料反应，其具有的致密性也可以进一步防止锂盐渗透到容器内层；同时贵金属材料对氧气稳定，高温下不会生成氧化物(氧化银超过300℃即分解)而丧失保护作用，可一直重复使用，大大延长容器的使用寿命。
[0023]优选地，所述稳定层可分离或者不可分离的设置在所述容器的内表面；
[0024]优选地，所述稳定层使用包括所述贵金属材料在内的原料溅射至所述容器的内表面得到；
[0025]优选地，所述稳定层使用所述贵金属材料的箔片固定至所述容器的内表面得到。
[0026]优选地，所述烧结的温度为600
‑
900℃。
[0027]可选地，所述烧结的温度可以为600℃、700℃、800℃、900℃以及600
‑
900℃之间的任一值。
[0028]一种镍钴锰三元材料，使用所述的制备方法得到。
[0029]一种锂离子电池，其原料包括所述的镍钴锰三元材料。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0031]本申请提供的镍钴锰三元材料的制备方法，在镍钴锰三元材料合成中加入碳源，在烧结的较低温度阶段，有机碳源预先分解生成的碳材料或者无机碳材料具有多孔结构，能够及时吸附熔化的锂源物质，阻止熔化的锂源物质与容器内表面接触，同时使得锂源分解产生的Li2O也附着在碳材料上，不会与容器表面接触，防止锂源渗透进容器内表面造成容器损坏；在更高温度下，碳材料可以与氧气完全反应以气体形式除去，不会对材料性能造成影响；从而保证得到的镍钴锰三元材料的产率和质量。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术范围的限定。
[0033]图1为实施例1产品的X射线衍射图；
[0034]图2为实施例1所用容器使用前后照片；
[0035]图3为实施例1得到的产品的充放电曲线；
[0036]图4为实施例2所用容器使用前后照片；
[0037]图5为实施例2得到的产品的充放电曲线；
[0038]图6为实施例6得到的产品的充放电曲线；
[0039]图7为对比例1所用容器使用前后照片；
[0040]图8为对比例3所用容器使用前后照片。
具体实施方式
[0041]如本文所用之术语：
[0042]“由
……
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0043]连接词“由
……
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由
……
组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
[0044]当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于，包括：将包括锂源、镍钴锰前驱体和碳源在内的原料混合，然后烧结得到所述镍钴锰三元材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源包括碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂中的一种或多种；优选地，所述锂源中锂的摩尔量与所述镍钴锰前驱体中镍钴锰的摩尔量之和的比例为(1.0
‑
1.1):1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰前驱体包括镍钴锰氢氧化物和/或镍钴锰碳酸盐。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括无机碳材料和/或有机碳材料；优选地，所述碳源包括石墨和/或葡萄糖。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰前驱体与所述碳源的质量比为1:(0.001
‑
0.12)。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠如，王伟立，杨勇，黄建平，黄珺辰，
申请(专利权)人：三明市新能源产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：