一种低残余碱镍钴铝酸锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其包括以下步骤：步骤1、将镍钴铝氢氧化物前驱体与锂源混合，并进行预烧结；步骤2、将步骤1得到的材料进行破碎，然后二次烧结，得到基体材料；步骤3、将步骤2得到的基体材料进行破碎，然后加入碱处理剂，混合后进行三次烧结，得到镍钴铝酸锂正极材料。其中，所述预烧结于300～700℃下进行，优选于400～650℃下进行，更优选于400～600℃下进行，例如500℃；所述二次烧结于600～900℃下进行，优选于700～800℃下进行，更优选于750℃下进行；所述三次烧结于600～900℃下进行，优选于700～800℃下进行，更优选于750℃下进行；所述碱处理剂选自纳米磷酸铝、纳米氧化铝、纳米氢氧化铝、纳米磷酸钴、纳米氧化钴和纳米氢氧化钴中的一种或多种。

Preparation of a low residual alkali nickel cobalt lithium aluminate cathode material

The invention discloses a preparation method of a nickel cobalt aluminate cathode material, which comprises the following steps: Step 1, mixing the nickel cobalt aluminum hydroxide precursor with the lithium source and presintering; step 2, breaking the material obtained from step 1, and then sintering two times to get the base material; step 3, the base obtained by step 2. The material was crushed, then added with alkali treatment agent, and then sintered three times to obtain nickel cobalt lithium aluminate cathode material. Among them, the presintering is performed at 300~700 C, preferably at 400~650 C, preferably at 400~600 C, such as 500 C; the two sintering at 600~900 centigrade, preferably under 700~800 C, preferably at 750 C; the three sintering at 600~900 centigrade, preferably 70. The alkali treatment agent is selected from one or more of nanoscale aluminum phosphate, nano alumina, nano aluminum hydroxide, nano cobalt phosphate, nano cobalt oxide and nano cobalt hydroxide, at 0~800 C.

【技术实现步骤摘要】
一种低残余碱镍钴铝酸锂正极材料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池领域，尤其涉及镍钴铝酸锂正极材料，具体地，涉及镍钴铝酸锂正极材料的制备方法。
技术介绍
镍钴铝酸锂正极材料(NCA材料)综合了LiNiO2和LiCoO2的优点，在低压下具有高容量，材料成本较低，同时掺铝后增强了材料的结构稳定性和安全性，进而提高了材料的循环稳定性。但是，通常镍钴铝酸锂正极材料表面残碱含量较高，这样就导致材料吸水性较强，会影响制作电池时正极材料浆料的稳定性。水分增加会使黏结剂PVDF团聚，正极浆料黏度变大难以过筛，甚至变成果冻状。另外材料中存在的水分会在制备的电池中发生如下化学反应：H2O+e→OH-+1/2H2(g)，LiPF6→LiF+PF5，PF5+H2O→2HF+POF3，Li2CO3+HF→LiF+CO2(g)；其中，上述副反应的发生不仅会降低电池容量、循环寿命等性能，也会引起电池体积膨胀，严重时导致电池爆炸。因此，现阶段，亟需一种低残碱量镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，采用固相法制备镍钴铝酸锂正极材料，避免了与水等溶剂的接触，并且，在制备过程中采用三次烧结来降低正极材料表面的残余碱含量，同时，在烧结的过程中加入了碱处理剂，进一步降低了表面的残余碱含量，得到了一种低残碱量镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，从而完成本专利技术。本专利技术一方面提供了一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，具体体现在以下方面：(1)一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：步骤1、将镍钴铝氢氧化物前驱体与锂源混合，并进行预烧结；步骤2、将步骤1得到的材料进行破碎，然后二次烧结，得到基体材料；步骤3、将步骤2得到的基体材料进行破碎，然后加入碱处理剂，混合后进行三次烧结，得到镍钴铝酸锂正极材料。(2)根据上述(1)所述的方法，其中，在步骤1中，所述镍钴铝氢氧化物前驱体以式Ni1-x-yCoxAly(OH)2表示，其中，0＜x＜0.2，0＜y＜0.1；和/或所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、草酸锂、氟化锂、溴化锂、氯化锂、醋酸锂、氧化锂、磷酸二氢锂和磷酸锂中的一种或多种，优选选自碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂和草酸锂中的一种或多种，更优选选自氢氧化锂。(3)根据上述(1)或(2)所述的方法，其中，在步骤1中，锂源与镍钴铝氢氧化物前驱体的摩尔比为(1～1.07)：1，优选为(1.02～1.06)：1，更优选为(1.03～1.05)：1，其中，锂源的摩尔量以其中锂元素的摩尔量计，镍钴铝氢氧化物前驱体的摩尔量以其中镍元素、钴元素和铝元素的总摩尔量计；和/或所述混合采用球磨混合，优选为斜式球磨混合。(4)根据上述(1)至(3)之一所述的方法，其中，所述球磨混合的频率为8～14Hz，优选为8～12Hz，更优选为8～10Hz；和/或所述球磨混合的时间为2～10h，优选为2～6h，更优选为2～4h。(5)根据上述(1)至(4)之一所述的方法，其中，在步骤1中，所述预烧结于300～700℃下进行，优选于400～650℃下进行，更优选于400～600℃下进行，例如500℃；和/或所述预烧结进行4～12h，优选进行4～10h，更优选进行6～10h，例如8h。(6)根据上述(1)至(5)之一所述的方法，其中，在步骤2中，所述二次烧结于氧气氛围下进行，优选地，于氧气含量大于95％的氧气氛围下进行；和/或所述二次烧结于600～900℃下进行，优选于700～800℃下进行，更优选于750℃下进行；和/或所述二次烧结进行4～30h，优选进行4～20h，更优选进行6～14h，例如10h。(7)根据上述(1)至(6)之一所述的方法，其中，在步骤3中，所述碱处理剂选自纳米磷酸铝、纳米氧化铝、纳米氢氧化铝、纳米磷酸钴、纳米氧化钴和纳米氢氧化钴中的一种或多种。(8)根据上述(1)至(7)之一所述的方法，其中，所述碱处理剂与基体材料的重量比为(0.2～6)：100，优选为(0.5～4)：100，更优选为(1～2)：100。(9)根据上述(1)至(8)之一所述的方法，其中，在步骤3中，所述三次烧结于氧气氛围下进行，优选地，于氧气含量大于95％的氧气氛围下进行；和/或所述三次烧结于600～900℃下进行，优选于700～800℃下进行，更优选于750℃下进行；和/或所述三次烧结进行4～30h，优选进行4～20h，更优选进行6～14h，例如10h。本专利技术另一方面提供了一种根据上述方法制得的镍钴铝酸锂正极材料。附图说明图1示出由实施例1制得的正极材料放大500倍的扫描电镜图；图2示出由实施例1制得的正极材料放大2000倍的扫描电镜图；图3示出由实施例1制得的正极材料的1C充放电循环图。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。本专利技术一方面提供了一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：步骤1、将镍钴铝氢氧化物前驱体与锂源混合，并进行预烧结。根据本专利技术一种优选的实施方式，在步骤1中，所述镍钴铝氢氧化物前驱体以式Ni1-x-yCoxAly(OH)2表示，其中，0＜x＜0.2，0＜y＜0.1。根据本专利技术一种优选的实施方式，在步骤1中，所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、草酸锂、氟化锂、溴化锂、氯化锂、醋酸锂、氧化锂、磷酸二氢锂和磷酸锂中的一种或多种。在进一步优选的实施方式中，所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂和草酸锂中的一种或多种。在更进一步优选的实施方式中，所述锂源选自氢氧化锂。根据本专利技术一种优选的实施方式，在步骤1中，锂源与镍钴铝氢氧化物前驱体的摩尔比为(1～1.07)：1。在进一步优选的实施方式中，在步骤1中，锂源与镍钴铝氢氧化物前驱体的摩尔比为(1.02～1.06)：1。在更进一步优选的实施方式中，在步骤1中，锂源与镍钴铝氢氧化物前驱体的摩尔比为(1.03～1.05)：1。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述混合采用球磨混合。在进一步优选的实施方式中，所述混合采用斜式球磨混合。其中，混合的目的是锂源与镍钴铝氢氧化物前驱体均匀混合。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述球磨混合的频率为8～14Hz。在进一步优选的实施方式中，所述球磨混合的频率为8～12Hz。在更进一步优选的实施方式中，所述球磨混合的频率为8～10Hz。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述球磨混合的时间为2～10h。在进一步优选的实施方式中，所述球磨混合的时间为2～6h。更进一步优选的实施方式中，所述球磨混合的时间为2～4h。根据本专利技术一种优选的实施方式，在步骤1中，所述预烧结于300～700℃下进行。在进一步优选的实施方式中，在步骤1中，所述预烧结于400～650℃下进行。在更进一步优选的实施方式中，在步骤1中，所述预烧结于400～600℃下进行，例如500℃。其中，因为氢氧化锂带结晶水，因此，预烧结的目的是去掉体系中的水分，所以在预烧结时，温度不用太低，必须将水分去掉，温度也不能太高，因为温度太高时，生成的水蒸气太多，降低了体系中氧气的浓度，不利用三价镍的生成。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述预烧结进行4～12h。在进一步优选的实施方式中，所述预烧结进行4～10h。在更进一步优选的实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、将镍钴铝氢氧化物前驱体与锂源混合，并进行预烧结；步骤2、将步骤1得到的材料进行破碎，然后二次烧结，得到基体材料；步骤3、将步骤2得到的基体材料进行破碎，然后加入碱处理剂，混合后进行三次烧结，得到镍钴铝酸锂正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、将镍钴铝氢氧化物前驱体与锂源混合，并进行预烧结；步骤2、将步骤1得到的材料进行破碎，然后二次烧结，得到基体材料；步骤3、将步骤2得到的基体材料进行破碎，然后加入碱处理剂，混合后进行三次烧结，得到镍钴铝酸锂正极材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1中，所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、草酸锂、氟化锂、溴化锂、氯化锂、醋酸锂、氧化锂、磷酸二氢锂和磷酸锂中的一种或多种，优选选自碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂和草酸锂中的一种或多种，更优选选自氢氧化锂。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤1中，锂源与镍钴铝氢氧化物前驱体的摩尔比为(1～1.07)：1，优选为(1.02～1.06)：1，更优选为(1.03～1.05)：1，其中，锂源的摩尔量以其中锂元素的摩尔量计，镍钴铝氢氧化物前驱体的摩尔量以其中镍元素、钴元素和铝元素的总摩尔量计；和/或所述混合采用球磨混合，优选为斜式球磨混合。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述球磨混合的频率为8～14Hz，优选为8～12Hz，更优选为8～10Hz；和/或所述球磨混合的时间为2～10h，优选为2～6h，更优选为2～4h。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在步骤1中，所述预烧结于300～700℃下进行，优选于400...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕超，江卫军，林若虚，白珍辉，朱晓沛，周宏宝，庞自钊，苏迎春，
申请(专利权)人：天津国安盟固利新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12