一种单晶型高镍三元正极材料的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114597395A(43)申请公布日2022.06.07(21)申请号202210253187.0H01M10/54(2006.01)(22)申请日2022.03.15(71)申请人昆明理工大学地址650000云南省昆明市昆明理工大学莲华校区(72)发明人张英杰李勇董鹏段建国李雪豹何晶晶张艺博(74)专利代理机构北京市浩东律师事务所11499专利代理师李雁(51)Int.Cl.H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)H01M10/42(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种单晶型高镍三元正极材料的制备方法(57)摘要本发明公开一种单晶型高镍三元正极材料的制备方法，该方法首先将商用的废旧镍钴锰三元锂电池的正极材料或废旧镍钴铝三元锂电池的正极材料在行星球磨机中以300‑800r/min的转速球磨5‑15h，然后将废旧的三元正极材料与计量的锂源混合，锂源采用LiOH·H2O；LiNO3，LiCO3,中的一种或两种任意比例的混合，然后将混合物放入刚玉坩埚中，并在氧气气氛下在管式炉中按预设的煅烧工艺进行烧结，自然冷却至室温后。本发明使用废旧的三元正极材料做为原料，通过球磨后添加过量锂源的方法，有效的使废旧的三元材料再生，并且在机械球磨和过量混合锂源的作用下，成功制备出一次颗粒为3‑5微米的镍钴锰三元正极材料。CN114597395ACN114597395A权利要求书1/1页1.一种单晶型高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)首先取废旧三元正极材料，测出废旧正极材料中各种金属元素的含量；(2)将计量废旧的镍钴锰三元锂电池的正极材料放入行星球磨机中，其中球料体积比为10：1，转速为300‑800r/min，球磨5‑15h，得到表面活性高的废旧三元正极材料粉末；将步骤(2)中得到的废旧三元正极材料粉末与计量的锂源在混锂罐中混合均匀；(4)将步骤(3)中得到的混合粉末放入刚玉坩埚，然后在氧气气氛下以2‑4℃/min的升温速率升温至400‑500℃保温2‑4h，再以同样的升温速率升温至750‑800℃下保温12‑18h，然后再以2‑4℃/min的降温速率降温到600℃，保温2h后再以相同的降温速率降温到300℃，保温1h后随炉冷却；(5)将步骤(4)中的烧结物粉碎，研磨，过筛后用去离子水洗涤30min，然后在100‑120℃下烘干，然后放入管式炉中在720摄氏度下回火10‑12h；(6)将步骤(3)中的烧结物粉碎、研磨、过筛得到高镍单晶三元正极材料。2.根据权利要求1所述的单晶型高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述废旧镍钴锰酸锂的化学通式为LiNi1‑x‑yCoxMyO2，其中，0＜x≤0.1，0＜y≤0.1。3.根据权利要求1所述的单晶型高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所用的废旧三元正极材料的主体结构未遭到破坏且Li/TM的摩尔比为0.8‑1.0；球磨过程为干磨。4.根据权利要1所述的单晶型高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所用锂源为碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、醋酸里中的一种或几种任意比例的混合，若选一种锂源A,则A选用氢氧化锂，若选两种B.C，则A为LiOH·H2O，B为LiNO3。5.根据权利要1所述的单晶型高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所用的氧气为标准工业氧气，氧气流量为300‑500ml/min。6.根据权利要1所述的单晶型高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所制备的单晶三元正极材料的晶粒尺寸在3‑5μm左右。7.根据权利要1所述的单晶型高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述单晶型高镍三元正极材料的化学式为LiaNixCoyMzO2，其中M为Mn或Al中的一种或两种，1.0≤a≤1.03，0.8≤x＜1，0＜y≤0.1，0＜z≤0.1，且0.95≤x+y+z≤1。8.根据权利要1所述的单晶型高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所制备的单晶型高镍三元正极材料中镍摩尔百分含量不小于80％；9.根据权利要1所述的单晶型高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中获得的正极材料组装成扣式电池，具体方法为：正极材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯PVDF按照8:1:1的质量比进行称重、混合均匀、加入NMP研磨3‑5min，制成浆料，然后均匀涂覆在铝箔上，接着在120℃真空烘烤、压片、裁切为直径14mm的正极片；以直径16mm的锂片作为负极片，移液枪滴加5滴1mol/LLiPFO4+1mol/LDEC/EC等体积的混合溶液为电解液，聚丙烯微孔膜为隔膜，在充满氩气的手套箱中进行扣式电池