镍钴锰混合粒子及其制备方法、镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种镍钴锰混合粒子及其制备方法、镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池，涉及锂电池技术领域。该镍钴锰混合粒子的制备方法包括将镍的可溶盐、钴的可溶盐和锰的可溶盐溶于水中，搅拌至完全溶解，制得混合溶液；接着对混合溶液进行干燥，获得镍钴锰混合粒子。获得的镍钴锰混合粒子可直接与锂源混合，然后烧结。本申请省去了三元前驱体的制备过程，以及三元前驱体制备过程中废水的后续处理，此外，制备三元前驱体的制备过程复杂，对设备要求高，导致整个生产成本增加，采用本申请提供的制备方法，无需制备三元前驱体，节约了成本，在一定程度上提高了电池的市场竞争力。

Nickel cobalt manganese mixed particles and their preparation methods, nickel cobalt manganese oxide lithium ion battery cathode materials and their preparation methods and lithium ion batteries

【技术实现步骤摘要】
镍钴锰混合粒子及其制备方法、镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池
本专利技术涉及锂电池
，具体而言，涉及一种镍钴锰混合粒子及其制备方法、镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
正极材料是锂离子电池的重要组成部分，其成本的高低直接影响着电池的成本，具有层状结构的三元材料因价格便宜、容量高、循环性能好、安全性能较高等优点，被认为是最具前景的锂离子电池正极材料之一。目前，量产化的三元材料主要是采用水热法、固相法、共沉淀法等来制备三元前驱体，然后再将三元前驱体与锂源混合烧结；其中，三元前驱体材料是镍钴锰氢氧化物NixCoyMn(1-x-y)(OH)2，其是三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，里面镍钴锰的比例(x:y:z)可以根据实际需要调整。在三元材料的制备过程中，三元前驱体的制备尤为重要，且制备过程复杂，对各方面要求都比较高，同时在制备过程中会产生大量的废水。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供镍钴锰混合粒子的制备方法、镍钴锰混合粒子、镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料的制备方法、镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料和锂离子电池。本专利技术是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供一种镍钴锰混合粒子的制备方法，其包括：将镍的可溶盐、钴的可溶盐和锰的可溶盐溶于水中，搅拌至完全溶解，制得混合溶液；接着对所述混合溶液进行干燥，获得所述镍钴锰混合粒子；优选地，所述干燥为喷雾干燥。在可选的实施方式中，所述混合溶液中，镍离子、钴离子以及锰离子的摩尔比为5.5-6.5:1.5-2.5:1.5-2.5；优选地，所述混合溶液中，所述镍的可溶盐的体积摩尔浓度为0.68-0.82mol/L，所述钴的可溶盐的体积摩尔浓度为0.18-0.32mol/L，所述锰的可溶盐的体积摩尔浓度为0.18-0.32mol/L。在可选的实施方式中，所述镍钴锰混合粒子的粒径分布范围为1-20μm。第二方面，本专利技术实施例提供一种镍钴锰混合粒子，其是采用如前述实施方式任一项所述的镍钴锰混合粒子的制备方法制备而成；优选地，所述镍钴锰混合粒子的球形度为0.83-0.95；优选地，所述镍钴锰混合粒子的粒径分布范围为1-20μm。第三方面，本专利技术实施例提供一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料的制备方法，将如前述实施方式所述的镍钴锰混合粒子与锂源混合，然后烧结。在可选的实施方式中，所述锂源中的锂的摩尔数与所述镍钴锰混合粒子中的镍、钴、锰的总摩尔数之比为(1.01-1.1):1。在可选的实施方式中，所述烧结包括：在空气或氧气氛围下在850-980℃下处理12-20h；优选地，在850-980℃下处理12-20h之前，还包括先升温至150-250℃，保温2-3h，接着再升温至500-600℃，保温2-3h，随后再升温至850-980℃；优选地，以8-12℃/min的升温速度进行升温。在可选的实施方式中，所述的镍钴锰混合粒子与所述锂源通过球磨进行混合；优选地，采用行星式球磨机进行球磨混合；优选地，混合时间为20-30min。第四方面，本专利技术实施例提供一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料，其是采用如前述实施方式任一项所述的镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料的制备方法制备而成。第五方面，本专利技术实施例提供一种锂离子电池，其包括如前述实施方式所述的镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料。本专利技术具有以下有益效果：本申请中直接将镍的可溶盐、钴的可溶盐和锰的可溶盐的融合溶液进行干燥，获得球形的镍钴锰混合粒子。制得的镍钴锰混合粒子可以在镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料的加工过程直接与锂源混合后进行焙烧，省去了三元前驱体的制备过程，同时也省去了现有技术中三元前驱体制备过程中废水的后续处理，此外，制备三元前驱体的制备过程复杂，对设备要求高，导致整个生产成本增加，采用本申请提供的制备方法，无需制备三元前驱体，节约了成本，在一定程度上提高了电池的市场竞争力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例4制备的镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料的SEM图片；图2为本申请实施例4制备的镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料的循环次数—克容量图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本实施例提供的镍钴锰混合粒子及其制备方法、镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池。一方面，本申请提供了一种镍钴锰混合粒子及其制备方法。其制备方法包括将镍的可溶盐、钴的可溶盐和锰的可溶盐溶于水中，搅拌至完全溶解，制得混合溶液；接着对混合溶液进行干燥，获得镍钴锰混合粒子。本申请在制备镍钴锰混合粒子时，无需加入沉淀剂，无需制备三元前驱体，省略了现有技术中三元前驱体的制备过程，减少了制备工序，经过喷雾干燥得到的镍钴锰混合粒子可以直接与锂源混合以进行焙烧。具体来说，混合溶液中，镍离子、钴离子以及锰离子的摩尔比为5.5-6.5:1.5-2.5:1.5-2.5；在本专利技术的其他实施方式中，混合溶液中，镍离子、钴离子以及锰离子的摩尔比为例如可以为5.5:2.5:2、6:2:2、6.5:1.5:2、6.5:2:1.5中的任一者或者任意两者之间的范围值。当镍离子、钴离子以及锰离子的摩尔比为6:2:2时，其属于典型的622三元材料。本申请中通过控制三种原料中金属离子的摩尔比，能够使得三者的混合更充分，并且混合后形成的球形度较好。优选地，镍的可溶盐、钴的可溶盐和锰的可溶盐的重量与水的用量比为1g：2.5-4ml，从而保证混合溶液中，镍的可溶盐的体积摩尔浓度为0.68-0.82mol/L，钴的可溶盐的体积摩尔浓度为0.18-0.32mol/L，锰的可溶盐的体积摩尔浓度为0.18-0.32mol/L。本申请通过控制镍的可溶盐、钴的可溶盐和锰的可溶盐体积摩尔浓度，能够保证这三者组分在水中充分溶解混合，相较于干法混合而言，混合更佳均匀，分散度更佳。本实施例中，水可以为去离子水、超纯水、纯化水以及蒸馏水等。本申请中的干燥为喷雾干燥，具体通过喷雾干燥设备进行，经喷雾干燥后获得的镍钴锰混合粒子呈球形，球形度为0.83-0.95，且粒径分布范围在1-20μm，其粒径分布广，振实密度增大，单位体积的电池中可以装入的正极材料增多，这有利于增大电池的能量密度(比容量)。进一步地，球形的镍钴锰混合粒子还具有优异的流动性、分散性和可加工性能，有利于制作正极材料浆料和电极片的涂覆，提高电极片质量。经上述制备方法获得的镍钴锰混合粒子球形度好，粒径分布广，可直接与锂源混合以进行焙烧，省去了现有技术中三元前驱体的制备过程，大幅度降低了电池的成本。另一方面，本申请还提供了一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料及其制备方法。该镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料的制备方法是通过将上述制备获得的镍钴锰混合粒子直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍钴锰混合粒子的制备方法，其特征在于，其包括：将镍的可溶盐、钴的可溶盐和锰的可溶盐溶于水中，搅拌至完全溶解，制得混合溶液；接着对所述混合溶液进行干燥，获得所述镍钴锰混合粒子；优选地，所述干燥为喷雾干燥。

【技术特征摘要】
1.一种镍钴锰混合粒子的制备方法，其特征在于，其包括：将镍的可溶盐、钴的可溶盐和锰的可溶盐溶于水中，搅拌至完全溶解，制得混合溶液；接着对所述混合溶液进行干燥，获得所述镍钴锰混合粒子；优选地，所述干燥为喷雾干燥。2.根据权利要求1所述的镍钴锰混合粒子的制备方法，其特征在于，所述镍的可溶盐、所述钴的可溶盐和所述锰的可溶盐均选自硝酸盐、氯化盐、硫酸盐中的一种或多种；优选地，所述混合溶液中，镍离子、钴离子以及锰离子的摩尔比为5.5-6.5:1.5-2.5:1.5-2.5；优选地，所述混合溶液中，所述镍的可溶盐的体积摩尔浓度为0.68-0.82mol/L，所述钴的可溶盐的体积摩尔浓度为0.18-0.32mol/L，所述锰的可溶盐的体积摩尔浓度为0.18-0.32mol/L。3.根据权利要求1所述的镍钴锰混合粒子的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰混合粒子的粒径分布范围为1-20μm。4.一种镍钴锰混合粒子，其特征在于，其是采用如权利要求1-3任一项所述的镍钴锰混合粒子的制备方法制备而成；优选地，所述镍钴锰混合粒子的球形度为0.83-0.95；优选地，所述镍钴锰混合粒子的粒径分布范围为1-20μm。5.一种镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢红霞，成信刚，杨龙奎，
申请(专利权)人：北方奥钛纳米技术有限公司，银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13