正极材料前驱体混锂浆料、正极材料前驱体混锂颗粒以及制备方法技术

本发明专利技术提供正极材料前驱体混锂浆料、正极材料前驱体混锂颗粒以及制备方法，所述正极材料前驱体混锂浆料含有正极材料前驱体颗粒、锂源和水，所述正极材料前驱体颗粒表面包覆有锂源。本发明专利技术的正极材料前驱体混锂工艺混合效果好且能够提升烧结效率。好且能够提升烧结效率。

【技术实现步骤摘要】
正极材料前驱体混锂浆料、正极材料前驱体混锂颗粒以及制备方法


[0001]本专利技术属于正极材料领域，具体涉及正极材料前驱体混锂浆料、正极材料前驱体混锂颗粒以及制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一类以锂离子嵌入化合物为正极材料的二次电池的总称，其依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。相比传统的以铅酸、镍镉为代表的二次电池，锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、输出功率大、重量轻、体积小、可快速充放电等优势。随着可携带电子设备和电动汽车等行业的发展，锂离子电池受到了广泛的应用，对锂离子电池的要求也不断提高。
[0003]锂离子电池正极材料由正极材料前驱体和锂源烧结而成。锂离子电池正极材料的制备过程中需要经历正极材料前驱体与锂源的混合步骤。对于混合的要求是将正极材料前驱体与锂源的充分混合均匀，以保证烧结反应的进行，并使得烧结后各个正极材料粒子的金属元素配比尽可能一致。
[0004]传统的混合方式是干法混合，将干燥的前驱体和干燥的粉碎后的锂源通过混料机混合均匀。由于锂源的颗粒密度小于三元正极前驱体，两者不易混均匀，干法混合后混合物在传输过程中易分层导致分布不均。为了充分混合，通常的办法是通过尽可能降低锂源颗粒的尺寸而在一定程度上提升混合效果。但锂源的微粉化会造成生产过程的复杂化和严重的环境污染。此外，由于粉体之间孔隙率高不利于热传导，孔隙小不利于氧气在料层中传输、在也不利于锂源在前驱体内传质，导致烧结反应时间长。
[0005]有文献报道了采用湿法工艺混合前驱体和锂源，然后将混合物干燥成粉体，再进行烧结。该方法同样存在由于粉体之间孔隙率高不利于热传导，孔隙小不利于氧气在料层中传输、在也不利于锂源在前驱体内传质，导致烧结反应时间长、烧结效率低的问题。
[0006]因此，本领域需要一种混合效果好且能够提升烧结效率的正极材料前驱体混锂工艺。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种混合效果好且能够提升烧结效率的正极材料前驱体混锂工艺。本专利技术通过工艺集成化，通过湿法混合和陈化，使锂源以纳米粒子渗透或者包覆的形式与前驱体混合，提高前驱体和锂源混合均匀度，并通过造粒工艺，提高传热传质效率，大大降低反应烧结时间，实现降本增效。
[0008]具体而言，本专利技术的一个方面提供一种正极材料前驱体混锂浆料，所述正极材料前驱体混锂浆料含有正极材料前驱体颗粒、锂源和水，所述正极材料前驱体颗粒表面包覆有锂源。
[0009]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体选自锰酸锂正极材料前驱体、钴
酸锂正极材料前驱体、镍酸锂正极材料前驱体、磷酸铁锂正极材料前驱体、镍锰酸锂正极材料前驱体、镍钴酸锂正极材料前驱体、镍钴锰酸锂正极材料前驱体、镍钴铝酸锂正极材料前驱体和镍钴锰铝酸锂正极材料前驱体中的一种或多种，优选为镍钴锰酸锂正极材料前驱体。
[0010]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体颗粒的D50粒径在1
‑
20um之间，优选在2
‑
15um之间。
[0011]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体颗粒为由纳米粒子团聚成的二次球状粉体；优选地，所述纳米粒子的片径在100
‑
300nm之间。
[0012]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体颗粒内部渗透有锂源；
[0013]在一个或多个实施方案中，所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、硫酸锂、氯化锂、氟化锂、草酸锂、磷酸锂和磷酸氢锂中的一种或多种，优选为氢氧化锂。
[0014]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体混锂浆料的含水量为20
‑
40wt％。
[0015]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体混锂浆料中，所述正极材料前驱体和锂的摩尔比为1:(1.01
‑
1.05)。
[0016]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体混锂浆料室温下表观粘度为1000
‑
5000cps。
[0017]本专利技术的另一个方面提供一种正极材料前驱体混锂浆料，所述正极材料前驱体混锂浆料含有正极材料前驱体颗粒、锂源、水和选自无机纳米粒子和有机分子中的一种或多种的凝胶化改性剂。
[0018]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体混锂浆料含有正极材料前驱体颗粒、锂源、水和无机纳米粒子。
[0019]在一个或多个实施方案中，所述凝胶化改性剂为无机纳米粒子。
[0020]在一个或多个实施方案中，所述凝胶化改性剂为有机分子。
[0021]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体选自锰酸锂正极材料前驱体、钴酸锂正极材料前驱体、镍酸锂正极材料前驱体、磷酸铁锂正极材料前驱体、镍锰酸锂正极材料前驱体、镍钴酸锂正极材料前驱体、镍钴锰酸锂正极材料前驱体、镍钴铝酸锂正极材料前驱体和镍钴锰铝酸锂正极材料前驱体中的一种或多种，优选为镍钴锰酸锂正极材料前驱体。
[0022]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体颗粒的D50粒径在1
‑
20um之间，优选在2
‑
15um之间。
[0023]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体颗粒为由纳米粒子团聚成的二次球状粉体；优选地，所述纳米粒子的片径在100
‑
300nm之间。
[0024]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体颗粒内部渗透有锂源。
[0025]在一个或多个实施方案中，所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、硫酸锂、氯化锂、氟化锂、草酸锂、磷酸锂和磷酸氢锂中的一种或多种，优选为氢氧化锂。
[0026]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体混锂浆料的含水量为20
‑
40wt％。
[0027]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体混锂浆料中，所述正极材料前驱体和锂的摩尔比为1:(1.01
‑
1.05)。
[0028]在一个或多个实施方案中，所述无机纳米粒子选自纳米氧化硅、纳米氧化铝和纳
米氧化锆中的一种或多种。
[0029]在一个或多个实施方案中，所述有机分子选自聚乙烯醇和乙二醇中的一种或多种。
[0030]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体混锂浆料中，所述凝胶化改性剂的含量为所述正极材料前驱体质量的0.1％
‑
5％、例如0.1％
‑
1％。
[0031]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体混锂浆料中，所述无机纳米粒子的含量为所述正极材料前驱体质量的0.1％
‑
1％。
[0032]在一个或多个实施方案中，所述正极材料前驱体混锂浆料呈凝胶态。
[0033]本专利技术的另一个方面提供一种制备正极材料前驱体混锂浆料的方法，所述方法包括：混合正极材料前驱体、锂源和水，在搅拌下对混合物进行反复升降温，得到所述正极材料前驱体混锂浆料。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料前驱体混锂浆料，其特征在于，所述正极材料前驱体混锂浆料含有正极材料前驱体颗粒、锂源和水，所述正极材料前驱体颗粒表面包覆有锂源。2.如权利要求1所述的正极材料前驱体混锂浆料，其特征在于，所述正极材料前驱体混锂浆料具有以下一项或多项特征：所述正极材料前驱体选自锰酸锂正极材料前驱体、钴酸锂正极材料前驱体、镍酸锂正极材料前驱体、磷酸铁锂正极材料前驱体、镍锰酸锂正极材料前驱体、镍钴酸锂正极材料前驱体、镍钴锰酸锂正极材料前驱体、镍钴铝酸锂正极材料前驱体和镍钴锰铝酸锂正极材料前驱体中的一种或多种，优选为镍钴锰酸锂正极材料前驱体；所述正极材料前驱体颗粒的D50粒径在1
‑
20um之间，优选在2
‑
15um之间；所述正极材料前驱体颗粒为由纳米粒子团聚成的二次球状粉体；优选地，所述纳米粒子的片径在100
‑
300nm之间；所述正极材料前驱体颗粒内部渗透有锂源；所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、硫酸锂、氯化锂、氟化锂、草酸锂、磷酸锂和磷酸氢锂中的一种或多种，优选为氢氧化锂；所述正极材料前驱体混锂浆料的含水量为20
‑
40wt％；所述正极材料前驱体混锂浆料中，所述正极材料前驱体和锂的摩尔比为1:(1.01
‑
1.05)；所述正极材料前驱体混锂浆料室温下表观粘度为1000
‑
5000cps。3.一种正极材料前驱体混锂浆料，其特征在于，所述正极材料前驱体混锂浆料含有正极材料前驱体颗粒、锂源、水和选自无机纳米粒子和有机分子中的一种或多种的凝胶化改性剂。4.如权利要求3所述的正极材料前驱体混锂浆料，其特征在于，所述正极材料前驱体混锂浆料具有以下一项或多项特征：所述正极材料前驱体选自锰酸锂正极材料前驱体、钴酸锂正极材料前驱体、镍酸锂正极材料前驱体、磷酸铁锂正极材料前驱体、镍锰酸锂正极材料前驱体、镍钴酸锂正极材料前驱体、镍钴锰酸锂正极材料前驱体、镍钴铝酸锂正极材料前驱体和镍钴锰铝酸锂正极材料前驱体中的一种或多种，优选为镍钴锰酸锂正极材料前驱体；所述正极材料前驱体颗粒的D50粒径在1
‑
20um之间，优选在2
‑
15um之间；所述正极材料前驱体颗粒为由纳米粒子团聚成的二次球状粉体；优选地，所述纳米粒子的片径在100
‑
300nm之间；所述正极材料前驱体颗粒内部渗透有锂源；所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、硫酸锂、氯化锂、氟化锂、草酸锂、磷酸锂和磷酸氢锂中的一种或多种，优选为氢氧化锂；所述正极材料前驱体混锂浆料的含水量为20
‑
40wt％；所述正极材料前驱体混锂浆料中，所述正极材料前驱体和锂的摩尔比为1:(1.01
‑
1.05)。所述无机纳米粒子选自纳米氧化硅、纳米氧化铝和纳米氧化锆中的一种或多种；所述有机分子选自聚乙烯醇和乙二醇中的一种或多种；所述正极材料前驱体混锂浆料中，所述凝胶化改性剂的含量为所述正极材料前驱体质
量的0.1％
‑
5％；所述正极材料前驱体混锂浆料呈凝胶态。5.一种制备正极材料前驱体混锂浆料的方法，其特征在于，所述方法包括：混合正极材料前驱体、锂源和水，在搅拌下对混合物进行反复升降温，得到所述正极材料前驱体混锂浆料。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一项或多项特征：所述正极材料前驱体由金属盐溶液、沉淀剂和络合剂，或由二价铁盐溶液、磷酸盐溶液、pH调节剂和氧化剂反应而成；所述锂源原料的D50粒径在5
‑
15um之间；先将锂源和水混合成锂源浆料，再对锂源浆料和正极材料前驱体进行混合；优选地，使用捏合机对锂源浆料和正极材料前驱体进行混合，捏合机搅拌转速优选为50
‑
200rpm，搅拌时间优选为10
‑
30分钟；所述反复升降温包括进行至少两次升降温的循环，优选进行至少10次升降温的循环，更优选进行至少15次升降温的循环；所述反复升降温中，升温至温度为60
‑
90℃，降温至温度为0
‑
30℃；使用螺杆输送机进行所述反复升降温；所述正极材料前驱体混锂浆料如权利要求1或2所述。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：向所述正极材料前驱体混锂浆料中添加选自无机溶胶和有机溶胶中的一种或多种的溶胶，混合均匀，使混合物凝胶化，得到凝胶化的正极材料前驱体混锂浆料；优选地，所述溶胶的浓度为5wt％
‑
55wt％；优选地，所述溶胶的用量为所述正极材料前驱体质量的0.5％
‑
20％；优选地，使用捏合机混合所述正极材料前驱体混锂浆料和溶胶；...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：宁夏中化锂电池材料有限公司，
类型：发明
国别省市：