【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光锂离子电池正极材料，尤其涉及ipc h01m4领域，更具体的，涉及一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法。
技术介绍
1、在当前能源危机加深的背景下，采用锂离子电池等蓄电池作为动力的电动汽车和储能设备得到了迅猛发展。大力发展电动汽车和清洁能源，能够加快燃油替代进程，减少尾气排放，对保障能源安全、促进节能减排、大气污染防治具有重要意义。正极材料作为影响锂离子电池性能的关键部分，更是目前技术攻关的重点。为了更进一步的控制正极材料的成本提升性价比，在无钴两元的的组份上提升锂的利用率，降低高成本碳酸锂的使用量，从而达到降本增效的作用。无钴单晶正极材料传统工艺采用一次焙烧锂化工艺，不仅单晶形貌一致性较差，并且锂源利用率较低，导致表面残留大量的碱性物质，不仅影响加工性能，并且最终导致电池性能恶化。
2、cn109616663b公开了一种镍钴铝三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：配制一纳米氧化铝溶液、一镍钴盐溶液以及一络合碱溶液；进行液相沉淀合成，从而得到三元正极材料前驱体；将所述三元正极材料前驱体烘干后研磨成前驱体粉末；将一锂盐与所述前驱体粉末混合后进行热处理，从而获得所述镍钴铝三元正极材料。该制备方法具有工艺简单方便的特点。但该专利技术采用一次焙烧锂化工艺，不仅锂化程度低而且剧烈的反应温度会大幅度损失锂源，导致三元材料焙烧过程中，加入过量的锂源而并未被充分利用，进而增加了材料成本。
3、cn115974172a公开了一种预烧贫锂工艺制备低钴无钴正极材料的方法剂及其应用。通过设计预烧工艺，尤
技术实现思路
1、本专利技术第一方面提供了一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，包括以下步骤：
2、步骤1：将无钴前驱体与第一锂源混合后，进行一次焙烧；
3、步骤2：一次焙烧完成，将物料冷却，经过气流破碎，加入第二锂源进行二次焙烧；
4、步骤3：二次焙烧工艺完成后，再次进行气流破碎，即得。
5、本申请人研究发现，所述第一锂源与第二锂源的质量比为(50-90)：(10-50)，在获得优异电化学性能的基础上，可减少锂源的使用，可能是降低了锂镍混排的程度，提升锂源的利用率，而第一锂源过少，易使得嵌锂过早定型，导致材料结构出现锂空位，这些空位大多数被ni2+占据，降低材料的电化学性能和结构稳定性，而第一锂源过多，会导致材料表面产生残锂，阻碍锂离子的嵌入和脱出，还会使材料表面的碱性增大，影响材料的电化学性能。
6、进一步研究发现，调控一次焙烧的工艺条件为：以升温速率2-10℃/min进行升温至700-950℃后保持恒温4-10h，可进一步同时提升电池的克容量以及循环性能，可能是降低了锂离子的扩散路径，减缓相变产生的应力，减小微裂纹的产生，增强了材料的循环稳定性。温度太低会导致ni2+很难被氧化成ni3+，加重锂镍混排程度，降低电化学性能，温度太高又会导致材料中晶格氧的析出，破坏层状结构，同时由于ni2+难以被氧化以及离子在固相中扩散缓慢，而时间过长会导致颗粒团聚、锂盐挥发以及能量浪费。
7、所述第一锂源与第二锂源的质量比为(50-90)：(10-50)。
8、优选的，所述第一锂源与第二锂源的质量比为(80-90)：(10-20)。
9、所述无钴前驱体为包含镍元素和锰元素中至少一种的金属化合物，所述金属化合物包括金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属氧化物和金属硫酸盐中的至少一种。
10、优选的，所述无钴前驱体包括nixmny(oh)2、nixmnyco3、nixmnyo和nixmnyso4中的至少一种，其中0≤x≤1，0≤y≤1。
11、所述第一锂源包括烷基醇锂、有机酸锂和无机酸锂中的至少一种。
12、优选的，所述烷基醇锂包括乙醇锂、甲醇锂、异丙醇锂和丁醇锂中的至少一种。
13、优选的，所述有机酸锂包括乙酸锂和甲酸锂中的至少一种。
14、优选的，所述无机酸锂包括lino3、lino2、li2co3、li2so4、li2so3、liclo4和limno4中的至少一种。
15、进一步优选的，所述第一锂源包括li2co3。
16、优选的，所述第二锂源与第一锂源为同种物质。
17、所述一次焙烧的工艺条件为：以升温速率2-10℃/min进行升温至700-950℃后保持恒温4-10h。
18、优选的，所述一次焙烧的工艺条件为：以升温速率4-6℃/min进行升温至750-950℃后保持恒温4-10h。
19、所述二次焙烧的工艺条件为：以升温速率2-10℃/min进行升温至800-1000℃后保持恒温4-10h。
20、优选的，所述二次焙烧的工艺条件为：以升温速率4-6℃/min进行升温至850-1000℃后保持恒温4-8h。
21、所述无钴前驱体中包含所有金属元素me，所述第一锂源和第二锂源中包含li，所述第一锂源和第二锂源中li之和与me的摩尔比为(1.01-1.10)：1。
22、所述冷却的温度为100-200℃。
23、优选的，所述冷却的温度为120-200℃。
24、有益效果：
25、1.所述第一锂源与第二锂源的质量比为(50-90)：(10-50)，在获得优异电化学性能的基础上，可减少锂源的使用，提升锂源的利用率。
26、2.所述第一锂源与第二锂源的质量比为(80-90)：(10-20)，制备得到的电池，克容量降幅较低的的基础上，大幅提升循环稳定性。
27、3.调控一次焙烧的工艺条件为：以升温速率2-10℃/min进行升温至700-950℃后保持恒温4-10h，可进一步同时提升电池的克容量以及循环性能。
28、4.所述第一锂源和第二锂源中li之和与me的摩尔比为(1.01-1.10)：1，配合一次焙烧和二次焙烧工艺，可获得较好的单晶形貌。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述第一锂源与第二锂源的质量比为(50-90)：(10-50)。
3.根据权利要求2所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述第一锂源与第二锂源的质量比为(80-90)：(10-20)。
4.根据权利要求3所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述无钴前驱体为包含镍元素和锰元素中至少一种的金属化合物；优选的，所述金属化合物包括金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属氧化物和金属硫酸盐中的至少一种。
5.根据权利要求1或4所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述无钴前驱体包括NixMny(OH)2、NixMnyCO3、NixMnyO和NixMnySO4中的至少一种，其中0≤x≤1，0≤y≤1。
6.根据权利要求5所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述第一锂
7.根据权利要求6所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述一次焙烧的工艺条件为：以升温速率2-10℃/min进行升温至700-950℃后保持恒温4-10h。
8.根据权利要求7所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述二次焙烧的工艺条件为：以升温速率2-10℃/min进行升温至800-1000℃后保持恒温4-10h。
9.根据权利要求8所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述无钴前驱体中包含所有金属元素Me，所述第一锂源和第二锂源中包含Li，所述第一锂源和第二锂源中Li之和与Me的摩尔比为(1.01-1.10)：1。
10.根据权利要求9所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述冷却的温度为100-200℃。
...【技术特征摘要】
1.一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述第一锂源与第二锂源的质量比为(50-90)：(10-50)。
3.根据权利要求2所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述第一锂源与第二锂源的质量比为(80-90)：(10-20)。
4.根据权利要求3所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述无钴前驱体为包含镍元素和锰元素中至少一种的金属化合物；优选的，所述金属化合物包括金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属氧化物和金属硫酸盐中的至少一种。
5.根据权利要求1或4所述的一种锂源梯次焙烧工艺制备无钴单晶正极材料的方法，其特征在于，所述无钴前驱体包括nixmny(oh)2、nixmnyco3、nixmnyo和nixmnyso4中的至少一种，其中0≤x≤1，0≤y≤1。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆和杰，孙旭，万辉，李海强，郭晓旭，王绍鹏，梁正，张志伟，闫佳伶，王波，李晓艳，
申请(专利权)人：宁夏汉尧富锂科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。