一种高镍低钴正极材料及其制备方法和锂离子电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115385400A(43)申请公布日2022.11.25(21)申请号202211322604.9H01M4/505(2010.01)(22)申请日2022.10.27H01M10/0525(2010.01)(71)申请人宜宾锂宝新材料有限公司地址644000四川省宜宾市翠屏区兴港路东段2号(72)发明人郝长旺张萍徐子昂朱勇周宇环龚仕洪张彬范未峰王政强张郑(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师郭莲梅(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/525(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称一种高镍低钴正极材料及其制备方法和锂离子电池(57)摘要本发明公开了一种高镍低钴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。通过将正极材料制备过程中一次烧结、二次烧结过程产生的废气进行利用，将一次烧结产生的废气用于掺混后的水洗过程以及包覆过程，在水洗后干燥过程中通入二次烧结所产生的废气和/或一次烧结冷却段所产生的废气。本发明中的制备方法能够降低水洗过程中表面LiOH的溶解速度，延缓材料表面NiO岩盐相的生成。另外，在包覆过程中加入类似补锂剂与包覆物反应，有助于二次烧结过程中合成离子导电性较好的包覆物，提高材料的循环性能。CN115385400ACN115385400A权利要求书1/2页1.一种高镍低钴正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将制备得到的单晶镍钴锰前驱体和多晶镍钴锰前驱体分别与锂源在氧气气氛下进行一次烧结后得到镍钴锰单晶材料和镍钴锰多晶材料，将所述镍钴锰单晶材料和所述镍钴锰多晶材料进行掺混，然后依次进行水洗、固液分离和干燥，将干燥后的物料和包覆剂混合后进行二次烧结；其中，单晶镍钴锰前驱体的颗粒尺寸小于多晶镍钴锰前驱体的颗粒尺寸；所述水洗的过程所采用的水洗溶液的制备过程包括：将一次烧结所产生的废气与水混合；所述干燥过程所采用的气氛选自二次烧结所产生的废气和一次烧结冷却段所产生的废气中的至少一种；将干燥后的物料和包覆剂混合过程中，通入一次烧结所产生的废气。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一次烧结的过程包括：将所述单晶镍钴锰前驱体与锂源混合在氧气气氛、810℃‑925℃的条件下烧结10h‑15h得到所述镍钴锰单晶材料；将所述多晶镍钴锰前驱体与锂源混合在氧气气氛、700℃‑850℃的条件下烧结8h‑12h得到所述镍钴锰多晶材料；其中，所述锂源选自氢氧化锂、硝酸锂和氯化锂中的至少一种；单晶镍钴锰前驱体颗粒D50为3μm‑4μm，多晶镍钴锰前驱体颗粒D50为8μm‑10μm。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述单晶镍钴锰前驱体和所述多晶镍钴锰前驱体的化学式为NiCoMn(OH)，x+y+z＝1；x=0.650.95；y=(1‑x)/(x+1)；xyz2~所述单晶镍钴锰前驱体和所述多晶镍钴锰前驱体进行一次烧结时，控制前驱体和所述锂源中锂元素的摩尔比为1：m，m=1.04‑1.07。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述单晶镍钴锰前驱体和所述多晶镍钴锰前驱体均是采用共沉淀反应制备而得，制备过程包括：将镍盐、钴盐和锰盐按照镍钴锰摩尔比为x:y:z混合，在加入沉淀剂和螯合剂的条件下进行共沉淀，共沉淀过程控制在惰性气氛下进行，控制体系pH值为10.5‑11.5，温度为45℃‑55℃，当沉积得到所需尺寸的前驱体后进行水洗、干燥；其中，所述沉淀剂为3mol/L‑5mol/L的氢氧化钠溶液，所述螯合剂为8mol/L‑12mol/L的氨水溶液。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述镍钴锰单晶材料和所述镍钴锰多晶材料进行掺混的过程包括：将所述镍钴锰单晶材料粉碎至D50为3μm‑5μm，将所述镍钴锰多晶材料粉碎至D50为9μm‑11μm，将粉碎后的所述镍钴锰单晶材料和所述镍钴锰多晶材料按照质量比为2:4‑10混合。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，水洗溶液的制备过程包括：将一次烧结所产生废气通入水中，每升水对应废气的体积为3m3‑5m3；在水洗时，将掺混后的物料置于所述水洗溶液中，在搅拌的条件进行水洗；控制每升水洗溶液对应掺混后的物料的质量为0.5kg‑2kg；在水洗时，控制搅拌频率为100Hz‑200Hz，搅拌时间为10min‑20min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在水洗后进行固液分离，将得到的固2CN115385400A权利要求书2/2页体物料在搅拌的条件下进行干燥，在干燥过程中以40L/min‑60L/min的速率通入废气；控制搅拌速率为50rpm‑200rpm，干燥时