一种锂离子电池正极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池材料技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。本发明专利技术提供了一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：将钴酸锂和三元材料混合后进行回火处理，得到锂离子电池正极材料。对钴酸锂和三元材料进行回火处理能够提高其综合性能，作为正极材料使用时，提高电池的比容量、循环性能和首次充放电效率，同时能够降低成本、改善电池的安全性。进一步的，本发明专利技术以纳米氢氧化镁和纳米二氧化钛作为添加剂制备镁钛掺杂的钴酸锂，提高了正极材料的性能，应用于锂离子电池中可以提高正极材料的放电比容量，降低锂离子电池容量衰减，增加锂离子电池的稳定性，同时提高锂离子电池的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池材料
，尤其涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应和工作温度范围宽等优点，已被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、电子仪表、便携电动工具、电动自行车和武器装备等。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例，且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标，因此，锂离子电池正极材料在锂离子电池中占据核心地位。目前，已经市场化的锂离子电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等产品。钴酸锂正极材料虽然容量较高，循环寿命长，但钴资源匮乏，价格昂贵；锰酸锂正极材料，虽然相对钴酸锂价格低，安全性能好，但容量低，高温性能差。三元材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料制备而成的正极材料，由于其中镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料作为一种成本低、安全性高、综合性能较优越的正极材料慢慢普及，但其存在如电压平台低、循环性能差、放电容量差等缺点，而未能广泛应用。现有技术中更多的采用钴酸锂和三元材料混合使用的方式，如中国专利CN102340025A公开了一种钴酸锂和三元材料使用球磨干混的方式制备锂离子电池正极材料，但是这种方法制备得到的锂离子电池的比容量较低。中国专利CN101071859A公开了使用三元材料和钴酸锂混合球磨搅拌制备正极材料，该专利技术使用球磨罐进行球磨，球磨罐的转速为1000~1500转/分钟，球磨时间为3~5小时，球磨使用的锆球的直径分别为3mm，6.5mm，10mm，15mm，20mm，其个数比为2：3：3：4：4。该方法制备得到的锂离子电池比容量和循环性能均较差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池正极材料的制备方法，本专利技术提供的制备方法制备的锂离子电池正极材料制备的电池比容量高、循环性能好且成本低。本专利技术提供了一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：将钴酸锂和三元材料混合后进行回火处理，得到锂离子电池正极材料。优选的，所述钴酸锂和三元材料的质量比为3~5：5~7。优选的，所述回火的温度为500℃~600℃，所述回火的时间为4~6小时。优选的，所述锂离子电池正极材料的粒度D50为12~15μm。优选的，所述钴酸锂按照以下方法制备：碳酸锂、四氧化三钴和纳米氢氧化镁混合后进行第一次加热反应，得到中间产物；将所述中间产物与纳米二氧化钛混合后进行第二次加热反应，得到钴酸锂。优选的，所述碳酸锂和四氧化三钴以锂和钴计的摩尔比为1.01~1.10：1。优选的，所述纳米氢氧化镁占所述四氧化三钴的质量百分比为0.1%~0.5%；所述纳米二氧化钛占所述中间产物的质量百分比为0.1%~0.5%。优选的，所述第一次加热反应温度为900℃~1000℃，时间为7~12小时；所述第二次加热反应温度为940℃~1000℃，时间为8~10小时。优选的，所述三元材料按照以下方法制备：将碳酸锂和NCM523基体混合后依次进行第一次加热反应和第二次加热反应，得到三元材料。优选的，所述NCM523基体中镍、钴和锰的摩尔数总和与碳酸锂中锂的摩尔数的比例为1：1.01~1.10。优选的，所述第一次加热反应的温度为600℃~800℃，时间为7~12小时；第二次加热反应温度为500℃~700℃，时间为8~10小时。与现有技术相比，本专利技术将钴酸锂和三元材料混合后进行回火处理，制备得到正极材料。对钴酸锂和三元材料进行回火处理能够提高其综合性能，作为正极材料使用时，提高电池的比容量、循环性能和首次充放电效率，同时能够降低成本、改善电池的安全性。实验结果表明，用本专利技术提供的正极材料制备的锂离子电池在3~4.2V充放电，0.1C条件下，容量达到160mAh，100次循环容量保持率达到95%以上。进一步的，本专利技术以纳米氢氧化镁和纳米二氧化钛作为添加剂制备镁钛掺杂的钴酸锂，提高了正极材料的性能，应用于锂离子电池中可以提高正极材料的放电比容量，降低锂离子电池容量衰减，增加锂离子电池的稳定性，同时提高锂离子电池的电化学性能。具体实施方式本专利技术提供了一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：将钴酸锂和三元材料混合后进行回火处理，得到锂离子电池正极材料。在本专利技术中，将钴酸锂和三元材料混合后进行回火处理，得到锂离子电池材料。本专利技术首先将钴酸锂和三元材料混合，得到混合物，本专利技术优选在球磨机中将钴酸锂和三元材料混合，更优选为在行星球磨机中混合；所述钴酸锂和三元材料的质量比优选为3~5：5~7，更优选为3~4：5~6。将混合均匀后的混合物进行回火处理，得到反应产物。本专利技术优选为将混合均匀后的混合物装入氧化铝匣钵进入马弗炉，进行回火处理，得到反应产物。所述回火反应的温度优选为500℃~600℃，更优选为520℃~580℃；所述回火的时间优选为4~6小时，更优选为4.5~5.5小时。回火处理后优选将反应产物冷却、粉碎、过筛，得到锂离子电池正极材料。本专利技术对于所述冷却方式并无限制，本领域技术人员熟知的冷却方式即可，如空冷、水冷等；本专利技术对于所述粉碎方式并无限制，本领域技术人员熟知的粉碎方式即可；本专利技术对于所述过筛的方式并无限制，本领域技术人员熟知的过筛方式即可。在本专利技术中，所述锂离子电池正极材料的粒度D50优选为12~15μm，更优选为13~14μm；所述锂离子电池正极材料的振实密度优选为2.40~2.60g/mL，更优选为2.45~2.55g/mL；所述得到锂离子电池正极材料的金属异物优选为0~50ppb，更优选为10~40ppb。本专利技术将钴酸锂和三元材料混合后进行回火处理，制备得到正极材料。本专利技术优选将镍钴锰系三元材料与镁钛掺杂的钴酸锂混合制备锂离子电池正极材料，对钴酸锂和三元材料进行回火处理能够提高其综合性能，作为正极材料使用时，提高电池的比容量、循环性能和首次充放电效率，同时能够降低成本、改善电池的安全性。在本专利技术中，所述钴酸锂优选按照以下方法制备：碳酸锂、四氧化三钴和纳米氢氧化镁混合后进行第一次加热反应，得到中间产物；将所述中间产物与纳米二氧化钛混合后进行第二次加热反应，得到钴酸锂。本专利技术首先将碳酸锂、四氧化三钴和纳米氢氧化镁混合，得到混合物。本专利技术优选为在球磨机中将碳酸锂、四氧化三钴和纳米氢氧化镁混合，更优选为在行星球磨机中混合；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将钴酸锂和三元材料混合后进行回火处理，得到锂离子电池正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将钴酸锂和三元材料混合后进行回火处理，得到锂离子电池正极材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，所述钴酸锂和三元材料的质量比为
3~5：5~7。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述回火的温度为500
℃~600℃，所述回火的时间为4~6小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂离子电池正极
材料的粒度D50为12~15μm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钴酸锂按照以下
方法制备：
碳酸锂、四氧化三钴和纳米氢氧化镁混合后进行第一次加热反应，得到
中间产物；
将所述中间产物与纳米二氧化钛混合后进行第二次加热反应，得到钴酸
锂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳酸锂和四氧化
三钴以锂和钴计的摩尔比为1.01~1.10：1。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱珠，沈恒冠，陆益展，蔡运和，
申请(专利权)人：宁波科博特钴镍有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33