镍钴锰酸锂复合正极材料的制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备工艺。包括以下步骤：(1)以镍钴锰酸锂为基料，采用锰酸锂细粉作为包覆物质，将镍钴锰酸锂基料、锰酸锂细粉及结合剂按照重量百分比均匀混合，锰酸锂细粉添加量占复合正极材料重量百分比的45-60％，结合剂添加量占复合正极材料重量百分比的6-7％；(2)将步骤(1)所得的混合物放入反应炉内，在氧气气氛下进行分段烧结，先升温至750-800℃下恒温处理22-24h，再升温到1100-1200℃下恒温处理22-24h，自然冷却，粉体处理后，最终得到镍钴锰酸锂复合正极材料。优点：实现了对锰酸锂细粉的回收利用，强化了颗粒之间的熔融反应，从而改善材料的循环性能，进一步提升材料的安全性能。
【专利说明】镍钴锰酸锂复合正极材料的制备工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备工艺。
【背景技术】
[0002]目前市场上大量用于动力电池的正极材料主要是磷酸铁锂和锰酸锂。由于磷酸铁锂的安全性能优异，是应用在电动大巴等动力电池中首选的正极材料；锰酸锂除了安全性能好之外还具有倍率性能好的优点，主要应用在电动自行车和小型电动工具的电池中。随着应用在电动汽车中动力电池的发展，由于磷酸铁锂和锰酸锂的能量密度偏低，不能满足其要求，镍钴锰酸锂三元材料以其更高的能量密度、较低成本，成为下一代锂离子动力电池理想的正极材料之一。但镍钴锰酸锂三元材料的安全性能较差一直是限制其大规模应用的难题，镍钴猛酸锂三元材料中的镍含量越高，材料的放电比容量越高，但其碱度越高，结构稳定性越差，安全性也就越差。
[0003]为了改善镍钴锰酸锂三元材料的安全问题，国内外研究者主要从掺杂、包覆和改善三元材料的形貌等方面进行改进。如中国专利CN102891310A公开的钛硅碳改性的锂离子电池三元正极材料及其制备方法是通过采用酒精悬浮液法在LiNil/3Col/3Mnl/302基体中加入高导电性的Ti3SiC2，该技术主要是提高了三元材料的导电性，但该技术在制备中使用酒精，增加了三元材料的制备成本，同时也增加了在生产中的安全隐患。中国专利CN101707252B公开了一种多晶镍钴锰三元正极材料及其制备方法，该制备方法主要采取高温熔合制取多晶钴镍锰三元正极材料，但在高温熔合的过程中没有引入任何的结合剂，并不能保证多晶材料熔合的效果，且材料表面没有包覆层，不能阻隔材料与电解液之间的反应，从而不利于提升材料的循环性能和安全性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种能够实现对锰酸锂细粉的回收利用，提升了材料的安全性能的镍钴锰酸锂复合正极材料的制备工艺。
[0005]本发明的技术方案如下，一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备工艺，包括以下步骤:
[0006](I)以镍钴锰酸锂为基料，采用锰酸锂细粉作为包覆物质，将镍钴锰酸锂基料、锰酸锂细粉及结合剂按照重量百分比均匀混合，锰酸锂细粉添加量占复合正极材料重量百分比的45-60%，结合剂添加量占复合正极材料重量百分比的6-7% ；
[0007](2)将步骤(I)所得的混合物放入反应炉内，在氧气气氛下进行分段烧结，先升温至750-800°C下恒温处理22-24h，再升温到1100-1200°C下恒温处理22_24h，自然冷却，粉体处理后，最终得到镍钴锰酸锂复合正极材料。
[0008]结合剂优选为磷酸二氢锂、磷酸氢二锂、磷酸二氢钾、氧化钾、氧化硼、氧化钡中的一种或多种的组合物。
[0009]本发明具有如下优点:实现了对锰酸锂细粉的回收利用，提高材料的安全性能；强化了颗粒之间的熔融反应，提高了产品的堆积密度；阻隔材料与电解液之间发生的副反应，从而改善材料的循环性能，进一步提升材料的安全性能。
【具体实施方式】
[0010]下面结合实施例对本发明作进一步的阐明，但本发明并不局限于具体实施例。
[0011]实施例1:
[0012]一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备工艺，包括以下步骤:
[0013](I)以镍钴锰酸锂为基料，采用锰酸锂细粉作为包覆物质，将镍钴锰酸锂基料、锰酸锂细粉及结合剂按照重量百分比均匀混合，锰酸锂细粉添加量占复合正极材料重量百分比的45%，结合剂添加量占复合正极材料重量百分比的6% ；
[0014](2)将步骤⑴所得的混合物放入反应炉内，在氧气气氛下进行分段烧结，先升温至750°C下恒温处理22h，再升温到1100°C下恒温处理22h，自然冷却，粉体处理后，最终得到镍钴锰酸锂复合正极材料。
[0015]所述的结合剂为磷酸二氢锂。
[0016]实施例2:
[0017]一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备工艺，包括以下步骤:
[0018](I)以镍钴锰酸锂为基料，采用锰酸锂细粉作为包覆物质，将镍钴锰酸锂基料、锰酸锂细粉及结合剂按照重量百分比均匀混合，锰酸锂细粉添加量占复合正极材料重量百分比的60%，结合剂添加量占复合正极材料重量百分比的7% ；
[0019](2)将步骤(I)所得的混合物放入反应炉内，在氧气气氛下进行分段烧结，先升温至800°C下恒温处理24h，再升温到1200°C下恒温处理24h，自然冷却，粉体处理后，最终得到镍钴锰酸锂复合正极材料。
[0020]所述的结合剂为磷酸二氢钾和氧化钾的组合物。
[0021]实施例3:
[0022]一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备工艺，包括以下步骤:
[0023](I)以镍钴锰酸锂为基料，采用锰酸锂细粉作为包覆物质，将镍钴锰酸锂基料、锰酸锂细粉及结合剂按照重量百分比均匀混合，锰酸锂细粉添加量占复合正极材料重量百分比的50%，结合剂添加量占复合正极材料重量百分比的7% ；
[0024](2)将步骤(I)所得的混合物放入反应炉内，在氧气气氛下进行分段烧结，先升温至780°C下恒温处理23h，再升温到1150°C下恒温处理23h，自然冷却，粉体处理后，最终得到镍钴锰酸锂复合正极材料。
[0025]结合剂为氧化钾、氧化硼和氧化钡中的组合物。
[0026]本发明具有如下优点:实现了对锰酸锂细粉的回收利用，提高材料的安全性能；强化了颗粒之间的熔融反应，提高了产品的堆积密度；阻隔材料与电解液之间发生的副反应，从而改善材料的循环性能，进一步提升材料的安全性能。
【权利要求】
1.一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备工艺，其特征在于:包括以下步骤: (1)以镍钴锰酸锂为基料，采用锰酸锂细粉作为包覆物质，将镍钴锰酸锂基料、锰酸锂细粉及结合剂按照重量百分比均匀混合，锰酸锂细粉添加量占复合正极材料重量百分比的45-60%，结合剂添加量占复合正极材料重量百分比的6-7% ； (2)将步骤(I)所得的混合物放入反应炉内，在氧气气氛下进行分段烧结，先升温至750-800°C下恒温处理22-24h，再升温到1100-1200°C下恒温处理22_24h，自然冷却，粉体处理后，最终得到镍钴锰酸锂复合正极材料。
2.按照权利要求1所述的一种镍钴锰酸锂复合正极材料的制备工艺，其特征在于所述的结合剂为磷酸二氢锂、磷酸氢二锂、磷酸二氢钾、氧化钾、氧化硼、氧化钡中的一种或多种的组合物。
【文档编号】H01M4/505GK104183841SQ201410387093
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】孙琦, 李岩, 孙慧英 申请人:青岛乾运高科新材料股份有限公司