一种用于高性能多元氧化物电极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于高性能多元氧化物材料的制备方法，属于锂离子电池正极材料的制备技术领域。该方法包括以下步骤：在混料机中将重量比例为6:4～8:2的类球形LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种用于高性能多元氧化物电极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池正极材料
，具体涉及一种用于高性能多元氧化物电极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车领域的快速发展，对锂离子动力电池的性能(如能量密度、倍率性能、循环寿命、安全性能等)也提出了越来越高的要求，锂离子动力电池产品日益趋于向高容量、质量轻、倍率性能、循环性能及安全性能更好的方向发展，尤其是高能量密度方向。对于电极材料而言，放电比容量、工作平台电压、压实密度等方面都是影响锂离子动力电池能量密度的关键因素。
[0003]多元氧化物材料具有容量高，循环优良，价格便宜等优点，是目前国际市场占有率最大的电极材料。随着锂离子动力电池对于能量密度要求不断提高，多元氧化物材料不断向高镍含量、高电压、高压实密度和高安全性的方向发展。目前多元氧化物材料基本都是以共沉淀方法合成的多元前驱体为原料制备的类球形状的由一次颗粒团聚而成的二次球形颗粒的多元氧化物材料。相对于单晶型的钴酸锂电极材料的压实密度(≥4.0g/cm3)而言，现有的类球形多元氧化物材料的压实密度在3.50g/cm3左右，压实密度相对较低，导致锂离子动力电池的能量密度也较低，使锂离子动力电池性能不能得到最大化的提升和实现。
[0004]在现有锂离子动力电池用多元氧化物材料中，用含镍钴铝三种金属元素的三元材料作为锂离子电池的正极材料可以使锂离子电池具有较好的放电比容量。尤其，随着镍元素含量的增加，锂离子动力电池的放电比容量增加越显著。与此同时，单晶型多元氧化物材料形貌规整，具有与单晶型钴酸锂电极材料类似的形貌和结构，与共沉淀法制备的二次类球形颗粒的多元氧化物材料相比具有较高的压实密度。本专利技术通过提高多元氧化物材料中镍元素的含量和通过大颗粒类球形多元氧化物材料与单晶型多元氧化物材料进行级配的方式来提高电极材料的压实密度等双重方法制备高性能多元氧化物电极材料，从而可实现锂离子动力电池的能量密度的显著提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种用于高性能多元氧化物电极材料的制备方法。
[0006]为了满足上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种用于高性能多元氧化物电极材料的制备方法，其特征在于：采用混料机将重量比例为6:4～8:2的类球形LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料与单晶型LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料混合2～10h，制备得到高性能的多元氧化物电极材料。
[0008]优选的，所述的类球形LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料的粒径范围满足17μm≤D
50
≤19μm；单晶型LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料的粒径范围满足1.5μm≤D
50
≤3.5μ
m。
[0009]优选的，所述的类球形LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料的制备方法是：先将D
50
为16～18μm的类球形Ni
x
Co
y
Al
z
(OH)2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元前驱体材料在300～600℃温度范围内预氧化4～10h，筛分得到D
50
为17～19μm的Ni
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)氧化物，再将Ni
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)氧化物和锂盐混合2～8h，混合料在400～600℃温度范围内一次烧结6～10h后，进行300目尼龙筛筛分处理，筛分得到D
50
为17～19μm的LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料，再在720～880℃温度范围内二次烧结3～20h后冷却降温，破碎、筛分、除金属异物等工序制备得到类球形LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料。
[0010]优选的，所述的类球形Ni
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.02≥y≥0.15，0.02≥z≥0.05)多元氧化物和锂盐的摩尔比为1:1.00～1.15。
[0011]优选的，所述的单晶型LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料的制备方法是：先将D
50
为1.5～3.5μm的单晶型Ni
x
Co
y
Al
z
(OH)2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)前驱体在300～500℃温度范围内预氧化2～6h，筛分得到D
50
为1.5～3.5μm的Ni
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)氧化物，再将D
50
为1.5～3.5μm的单晶型Ni
x
Co
y
Al
z
O2氧化物和锂盐混合2～8h，混合料在350～550℃范围内一次烧结4～8h后，进行400目尼龙筛筛分处理，筛分得到D
50
为1.5～3.5μm的LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料，再在750～900℃范围内二次烧结10～30h后冷却降温，破碎、筛分、除金属异物等工序后制备得到单晶型Li本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高性能多元氧化物电极材料的制备方法，其特征在于采用混料机将重量比例为6:4～8:2的类球形LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料与单晶型LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料混合2～10h，制备得到高性能多元氧化物电极材料。2.根据权利要求1所述的高性能多元氧化物电极材料的制备方法，其特征在于类球形LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料的粒径范围满足17μm≤D
50
≤19μm；单晶型LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料的粒径范围满足1.5μm≤D
50
≤3.5μm。3.根据权利要求1或2所述的高性能多元氧化物电极材料的制备方法，其特征在于类球形LiNi
x
Co
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Al
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O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料的制备方法是：先将D
50
为16～18μm的类球形Ni
x
Co
y
Al
z
(OH)2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)前驱体在300～600℃温度范围内预氧化4～10h，筛分得到D
50
为17～19μm的Ni
x
Co
y
Al
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O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)氧化物，再将Ni
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)氧化物和锂盐混合2～8h，混合料在400～600℃范围内一次烧结6～10h后，进行300目尼龙筛筛分处理，筛分得到D
50
为17～19μm的LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(0.96≥x≥0.80，0.15≥y≥0.02，0.05≥z≥0.02)多元氧化物材料，再在720～880℃范围内二次烧结3～20h后冷却降温，破碎...

【专利技术属性】
技术研发人员：智福鹏，赵国宏，马巍，马琼，张江娜，尹文艳，陈婷，
申请(专利权)人：兰州资源环境职业技术大学，
类型：发明
国别省市：