一种正极活性材料制造技术

本发明专利技术公开了一种正极活性材料

【技术实现步骤摘要】
一种正极活性材料、制备方法、电池及装置


[0001]本专利技术涉及电池
，特别涉及一种正极活性材料
、
制备方法
、
电池及装置
。

技术介绍

[0002]钠电层状氧化物正极材料的制备可以采用将金属氧化物砂磨后喷雾干燥造粒形成前驱体，再将前驱体进行烧结即可
。
但在砂磨过程中容易出现砂磨颗粒粒径分布不均匀的问题，部分物料研磨不充分，颗粒过大，部分物料过度研磨，造成返粗，不仅降低了砂磨效率，造成粒度分布过宽，也会对喷雾造粒的球形度
、
松装密度
、
元素分布均匀性有影响，从而对烧结得到的层状氧化物正极材料的电化学性能造成影响
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的是提出一种正极活性材料
、
制备方法
、
电池及装置，旨在解决现有技术中砂磨颗粒粒径分布不均匀
、
正极材料电化学性能差的问题
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术第一方面提出一种正极活性材料的制备方法，包括下列步骤：
[0005]将第一过渡金属氧化物
、
钠盐
、
溶剂混合后进行第一砂磨处理得到混合物；
[0006]向所述混合物中加入松装密度小于所述第一过渡金属氧化物的第二过渡金属氧化物，进行第二砂磨处理得到前驱体浆料；
[0007]对所述前驱体浆料进行喷雾
、
烧结处理，得到所述正极活性材料
。
[0008]需要说明的是，松装密度与颗粒的致密度
、
颗粒的粒径
、
比表面积
、
颗粒的表面规则程度等多种因素有关，对于相同成分的颗粒而言，颗粒的粒径越大
、
致密度越大
、
颗粒外貌越接近规则球形等，其松装密度越大
。
而颗粒的粒径越大
、
致密度越大
、
颗粒外貌越接近规则球形的颗粒砂磨所需时间越长，砂磨的难度越大
。
[0009]由此，在本专利技术采用将松装密度相对更大的第一过渡金属氧化物先进行第一砂磨处理，再加入松装密度相对更小的第二过渡金属氧化物进行第二砂磨处理
。
以实现通过分批砂磨的方式将相对而言难以砂磨至纳米颗粒的金属氧化物原料先进行第一砂磨处理，然后再加入相对而言更容易砂磨至纳米颗粒的金属氧化物原料进行第二砂磨处理，可以获得更集中的粒度分布范围和更高的砂磨效率，从而使得后续喷雾颗粒的一致性更高，从而进一步改善烧结得到的层状氧化物电化学性能
。
[0010]在任意实施方式中，所述第一过渡金属氧化物的松装密度大于
1g/cm3；所述第二过渡金属氧化物的松装密度小于或等于
1g/cm3；可选地，所述第一过渡金属氧化物的松装密度为
1.08
～
2.5g/cm3；所述第二过渡金属氧化物的松装密度为
0.86
～
0.98g/cm3。
[0011]在任意实施方式中，所述第一过渡金属氧化物的粒径为1～
30
μ
m
；和
/
或，所述第二过渡金属氧化物的粒径为1～5μ
m。
[0012]在任意实施方式中，所述混合物中固态颗粒的中值粒径
Dv50
为
700
～
2000nm
；和
/
或，
[0013]所述前驱体浆料中固态颗粒的中值粒径
Dv50
为
200
～
500nm。
[0014]在任意实施方式中，所述将第一过渡金属氧化物
、
钠盐
、
溶剂混合后进行第一砂磨处理得到混合物的步骤中，
[0015]所述第一砂磨处理的砂磨时间为
60
～
150min
，砂磨速度为
2800
～
3000rpm。
[0016]在任意实施方式中，所述向所述混合物中加入松装密度小于所述第一过渡金属氧化物的第二过渡金属氧化物，进行第二砂磨处理得到前驱体浆料的步骤中，
[0017]所述第二砂磨处理的砂磨时间为
60
～
90min
，砂磨速度为
2800
～
3000rpm。
[0018]在任意实施方式中，所述第一过渡金属氧化物包括氧化镍
、
氧化锰
、
氧化钴
、
氧化铁
、
氧化铜
、
氧化钨中的至少一种
。
[0019]在任意实施方式中，所述第二过渡金属氧化物包括氧化镍
、
氧化锰
、
氧化钴
、
氧化铁
、
氧化铜
、
氧化钨中的至少一种
。
[0020]在任意实施方式中，所述第一过渡金属氧化物与第二过渡金属氧化物的总质量为
M1
，钠盐质量为
M2
，溶剂质量为
M3
，
M1
：
M2
：
M3
＝
1:(0.63
～
0.69):(1
～
10)。
[0021]在任意实施方式中，所述钠盐包括无水碳酸钠
、
氢氧化钠
、
甲酸钠
、
醋酸钠中的至少一种，和
/
或，所述溶剂包括去离子水
。
[0022]在任意实施方式中，所述对所述前驱体浆料进行喷雾
、
烧结处理，得到所述正极活性材料的步骤中，
[0023]所述喷雾满足进风温度为
230
～
250℃、
进料速度为
80
～
100ml/min、
出风温度为
100
～
115℃
中的至少一个条件
。
[0024]在任意实施方式中，所述对所述前驱体浆料进行喷雾
、
烧结处理，得到所述正极活性材料的步骤中，
[0025]所述烧结处理包括：依次进行烧结温度逐渐升高的第一次烧结
、
第二次烧结和第三次烧结
。
[0026]在任意实施方式中，所述第一次烧结的烧结温度为
450
～
600℃
，保温时间为2～
6h
；和
/
或，
[0027]所述第二次烧结的烧结温度为
750
～
850℃
，保温时间为2～
6h
；和
/
或，
[0028]所述第三次烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：将第一过渡金属氧化物
、
钠盐
、
溶剂混合后进行第一砂磨处理得到混合物；向所述混合物中加入松装密度小于所述第一过渡金属氧化物的第二过渡金属氧化物，进行第二砂磨处理得到前驱体浆料；对所述前驱体浆料进行喷雾
、
烧结处理，得到所述正极活性材料
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一过渡金属氧化物的松装密度大于
1g/cm3；所述第二过渡金属氧化物的松装密度小于或等于
1g/cm3；可选地，所述第一过渡金属氧化物的松装密度为
1.08
～
2.5g/cm3；所述第二过渡金属氧化物的松装密度为
0.86
～
0.98g/cm3。3.
根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一过渡金属氧化物的粒径为1～
30
μ
m
；和
/
或，所述第二过渡金属氧化物的粒径为1～5μ
m。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合物中固态颗粒的中值粒径
Dv50
为
700
～
2000nm
；和
/
或，所述前驱体浆料中固态颗粒的中值粒径
Dv50
为
200
～
500nm。5.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将第一过渡金属氧化物
、
钠盐
、
溶剂混合后进行第一砂磨处理得到混合物的步骤中，所述第一砂磨处理的砂磨时间为
60
～
120min
，砂磨速度为
2800
～
3000rpm。6.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述向所述混合物中加入松装密度小于所述第一过渡金属氧化物的第二过渡金属氧化物，进行第二砂磨处理得到前驱体浆料的步骤中，所述第二砂磨处理的砂磨时间为
60
～
90min
，砂磨速度为
2800
～
3000rpm。7.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一过渡金属氧化物包括氧化镍
、
氧化锰
、
氧化钴
、
氧化铁
、
氧化铜
、
氧化钨中的至少一种
。8.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二过渡金属氧化物包括氧化镍
、
氧化锰
、
氧化钴
、
氧化铁
、
氧化铜
、
氧化钨中的至少一种
。9.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一过渡金属氧化物与第二过渡金属氧化物的摩尔质量为
M1
，钠盐质量为
M2

【专利技术属性】
技术研发人员：谢炉，王鸣玉，任国锋，
申请(专利权)人：三一技术装备有限公司，
类型：发明
国别省市：