一種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法及專用焙燒爐的製作方法

2023-12-02 07:57:16

專利名稱：一種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法及專用焙燒爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰離子電池正極材料的製備方法，尤其是涉及一種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法及專用焙燒爐。
背景技術：
當今社會，可攜式電子設備，比如相機、手機、筆記本，特別市平板電腦等等，已經引領了當今社會的潮流，也成了當今社會的主流。現在幾乎每個人都會有幾個可攜式電子設備，而這一切都和鋰離子電池的發展密不可分。特別是近二十多年來，隨著鋰離子電池的發展，使電子設備單次充電使用時間得到很大的延長。鋰離子電池和其他二次電池相比具有能量密度高，電壓高，環境汙染小，自放電率小，循環壽命長，使用溫度廣泛，價格低廉等優點。由於能量密度高，鋰離子電池目前正在被研究用於交通工具上動力鋰電池，包括混合 動力汽車和純電動車。鋰離子電池的組成主要包括正極、隔膜、電解液、負極和外殼等幾部分，由於目前負極材料主要採用電位比較低，容量比較高的石墨材料，並且價格也相對比較低。所以正極材料研究是鋰離子電池研究的關鍵之一。目前商業上使用的鋰離子電池正極材料主要分為三類，它們各有優缺點。橄欖石結構的磷酸鋰鹽LiMP04 (M可以是鐵、錳、釩等)，其中磷酸亞鐵鋰電池是目前已經商用的鋰離子電池，主要用於電動自行車、電動汽車等電動交通工具和大規模儲能上。這都依賴於它質量比能量高，倍率性能好，價格低廉，無汙染等優點。但是由於它本身振實密度低，再加上碳包覆後尤為明顯，這就限制了它在可攜式電子產品上得應用。尖晶石結構的LiM2O4 (M可以是鈷、鎳、錳等)，其中錳酸鋰價格低廉，生產工藝簡易，安全性高，非常適用於大型動力電池。但是它在使用過程中容量衰減很快，特別是高溫下循環性能很差。層狀結構的鋰鹽LiMO2 (M可以是鎳、鈷、錳等)，其中鈷酸鋰商用較早，並且市場佔有率最大的鋰離子電池正極材料，它生產工藝簡單，電池製備工藝成熟。但是鈷資源稀缺，價格高，毒性較大，鈷酸鋰電池安全性差。新型正極材料三元複合材料鎳鈷錳酸鋰一經提出就成了研究人員關注的焦點，它集合了 LiNi02、LiCoO2, LiMnO2三種材料的優點，價格便宜、比容量高、循環性能好、結構溫度、安全性好、振實密度高，是比較理想的正極材料。材料本身，Ni為+2價，Co為+3價，Mn為+4價。充電過程中Ni2+變為Ni3+，Ni3+變為Ni4+，Co3+變為Co4+，Mn4+不變，Ni和Co提供容量，Mn起穩定結構作用。高溫固相法是最常用的工業製備方法，生產工藝簡單，成本低。比如有人選用氧化鎳，二氧化錳和四氧化三鈷為初始原料，經過機械混合後，再加入鋰源二次混合後，經固相燒結得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。然而採用單一的物理機械混合方式，必然導致材料的不均勻性，很難得到無雜相的材料，顆粒和相貌也很難均一，材料的容量也衰減的很快。

發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供一種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其主要是解決現有技術所存在的採用單一的物理機械混合方式，必然導致材料的不均勻性，很難得到無雜相的材料，顆粒和相貌也很難均一，材料的容量也衰減的很快等的技術問題。本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的
本發明的一種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其特徵在於所述的方法包括
a.配製NH4+濃度為0.3 8mol/L的銨鹽水溶液A ;配製濃度為0. 5 8mol/L的鹼性溶液B ;配製摩爾比為配製摩爾比為Ni Co Mn=l :1 :1或者x y :l_x-y,其中x+y=l,並且總金屬離子濃度為0. 8 2mol/L鎳鈷猛混合金屬離子混合水溶液C ；
b.先在反應釜裡加入3L 8L的B，然後再按照摩爾比為NH4+/(Ni+Co+Mn)=2 7 :1勻速加入A和C，再以一定速度加入B來使反應溶液的pH值控制在7 13，反應結束後充分陳化，並且控制攪拌速度來控制粒徑的大小，最後將沉澱洗滌烘乾即得到多元複合材料前軀體；
這樣得到的前軀體可以使金屬離子在原子級別按照預定的摩爾比例通過化學鍵的方式結合，而不是簡單的物理混合，這就為製備穩定的多元複合正極材料奠定了基礎。c.將鋰鹽和前軀體按照Li/ (Ni+Co+Mn)=0. 95:1 I. 15 :1的比例進行混合，混合是在粉料混合機中不鏽鋼的腔體裡進行，不使用別的研磨顆粒，使材料在腔體中做空間三維的無規則運動，並且使鋰鹽和前軀體能夠相互粘到一起而不破壞前軀體的形貌；
d.將混合好的材料在高溫下充分預燒，預燒時的氣氛可以是空氣或者氧氣，然後自然冷卻；
e.冷卻後將材料進行二次細磨，然後將預燒後的材料進行再次混合；
f.將再次混合好的材料投入到專用焙燒爐內進行高溫焙燒，焙燒爐的爐管上下擺動，爐內的材料隨爐管管壁迴轉作迴轉運動，同時也隨爐管的擺動又作爐管的軸向運動，使粉體在爐管內實現三維運動，通入的氣氛為氧氣或空氣；
g.最後進行降溫，氣氛為氧氣；
h.對材料進行分級和過篩處理即得成品鎳鈷錳酸鋰正極材料Liq(NixCoyMn1^y) O2(0. 95 = q = I. 12、0 < X = 0. 8、0 < y = 0. 34、0 < x+y < I)。鹼性溶液B可以是KOH或者其他鹼性溶液。鎳鈷錳都為+2價，可以是氯化物，硫酸鹽，硝酸鹽，乙酸鹽等中得幾種或幾種。作為優選，所述的步驟a中祖(0:]\111為1:1:1，或4:2:4，或5:2:3，或8:1:1。作為優選，所述的步驟b中鹼性溶液B調節反應溶液的pH值在7 13範圍內，反應溫度控制在20 90°C，反應結束後陳化10 30h。步驟b中銨鹽A的作用時與金屬離子絡合併控制成核的速度和形狀。作為優選，所述的步驟c中鋰鹽為乙酸鋰、硫酸鋰、碳酸鋰、氯化鋰、氫氧化鋰中的一種或幾種。作為優選，所述的步驟c中混合的時間為0. 5 2h。目前常用的混合設備是斜式研磨混料機，這種混合方式可以得到不錯的混合效果，內部研磨球可能會磨損而汙染材料，並且出料繁瑣。而本發明不使用別的研磨顆粒，並且混合過程中還有適度的剪切力，使鋰鹽和前軀體能夠相互粘到一起而不破壞前軀體的形貌，同時混料都是在不鏽鋼的腔體裡進行，不會進入汙染，出料也非常的方便快捷，無需過篩，直接進行下一步工藝。作為優選，所述的步驟d中預燒的溫度為450 700°C，預燒3 8h，升溫速率為I ~ 10°C /min。作為優選，所述的步驟e中二次細磨的時間是0. 3 lh。作為優選，所述的步驟f中高溫焙燒的溫度為850 1050°C，升溫速率為I 10°C /min,恆溫時間為6 18h。
作為優選，所述的步驟g中降溫過程要慢速降溫到100 800°C，降溫速率控制在
0.5 5°C /min。，這樣可以有效的避免Ni和Li的混排，保證多元複合正極材料的容量發揮。作為優選，所述的成品鎳鈷錳酸鋰正極材料的粒徑為5 13 Pm，振實密度大於
2.3g/cm3，材料放電比容量達到 165mAh/g (vs Li,2. 5 4. 3V)。一種製備高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的專用焙燒爐，包括下部框架，所述的下部框架內設有擺動空心管，擺動空心管連接有梯形螺母，梯形螺母螺紋連接有梯形螺杆，梯形螺杆連接擺動驅動裝置，擺動空心管上端通過搖擺鉸鏈連接上部框架，上部框架一端通過擺動鉸鏈鉸接在下部框架上，上部框架上設有爐體，爐體內設有可上下擺動並且迴轉的爐管，爐管連通進料口，爐管連接迴轉驅動裝置。爐體由保溫層、加熱系統和爐膛組成，爐管位於爐膛中，爐管沿管內壁上均勻焊接6條徑向板片或螺旋的板片，其作用是爐管轉動時對爐內的粉料進行攪拌。使粉體流動實現粉體在流動中加熱，使粉體加熱均勻。當焙燒爐工作時，爐體一直圍繞擺動鉸鏈上下擺動，使爐管在工作時也在一起上下擺動。這樣爐內的粉料，不僅僅隨爐管管壁迴轉作迴轉運動，同時也隨爐管的擺動時爐管傾斜，粉體又作爐管的軸向運動。從而是粉體在爐管內實現三維運動，控制每次擺動的時間，就能控制粉體在爐管內軸向移動的距離，故調節擺動的時間就能實現爐內粉體由最右端運動到最左端。由此可見，爐內的粉體都能由最右端運動到最左端，又從最左端運動至最右端，在爐管內均勻的受熱，是焙燒的粉料受熱均勻，性能一致，品質優異。作為優選，所述的下部框架上部的中間設有向上行程開關，上部框架底部的中間設有可撥動向上行程開關的向上擺動行程壓杆；下部框架上部的外端設有向下行程開關，上部框架底部的外端設有可撥動向下行程開關的向下擺動行程壓杆。行程開關可以自動控制爐管的上下擺動。因此，本發明使用共沉澱法可以在原子級別使鎳鈷錳金屬元素按照預定配比共沉澱，鎳鈷錳氧通過化學鍵進行結合而不是機械物理混合。並且共沉澱法得到前軀體的形貌在後續的燒結過程中會得到保持，所以可以通過控制前軀體的形貌來控制最終材料的形貌；採用高效混料，並且混料過程中剪切力的應用使鋰鹽和前軀體有一定的粘結效果。保證了後續燒結的效果；採用兩段燒結方式可以使反應更加充分，前段除去反應生成水份和氣體後，後端焙燒會更充分，這為得到理想的晶體結構奠定基礎；焙燒後在氧氣氣氛下採用慢速降溫方式，很好的避免了鎳和鋰的混排，為材料電化學性能的發揮打下基礎；得到的多元複合鎳鈷錳酸鋰正極材料振實密度高，電化學性能優異，工藝簡單。


附圖I是本發明焙燒爐的一種結構示意 附圖2是圖I的A-A剖面結構示意 附圖3是實施例I將本發明裝成半電池測試的放電曲線 附圖4是實施例2將本發明裝成半電池測試的放電曲線 附圖5是實施例3將本發明裝成半電池測試的放電曲線 附圖6是實施例4將本發明裝成半電池測試的放電曲線圖。圖中零部件、部位及編號下部框架I、擺動空心管2、梯形螺母3、梯形螺杆4、搖擺鉸鏈5、上部框架6、擺動鉸鏈7、爐體8、爐管9、進出料口 10、保護氣入口 11、向上行程開關·12、向上擺動行程壓杆13、向下行程開關14、向下擺動行程壓杆15、蝸輪蝸杆減速機16、減速機鉸鏈17、搖擺電機18、鏈傳動19、減速機20、迴轉電機21、徑向板片22、滾動支承23。
具體實施例方式下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例I :本例的一種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其步驟為
a.配製NH4+濃度為3mol/L的銨鹽水溶液A;配製濃度為2mol/L的NaOH鹼性溶液B ；配製摩爾比為Ni Co Mn=l :1 :1，並且總金屬離子濃度為lmol/L硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸錳混合金屬離子混合水溶液C ；
b.先在反應釜裡加入5L的B溶液，然後再按照摩爾比為NH4+/(Ni+Co+Mn)=4 1加入A和C，加入以B溶液控制反應釜內的pH值為12，反應溫度為85°C，反應結束後充分陳化20h，並在過程中保持pH值不變，洗滌後烘乾即得前軀體(Ni1/3Co1/3Mn1/3) (OH)2 ；
c.將LiOH和前軀體按照Li/(Ni+Co+Mn)=l. 04的比例取總共5Kg進行混合60分鐘，混合是在粉料混合機中不鏽鋼的腔體裡進行，不使用別的研磨顆粒，並且使鋰鹽和前軀體能夠相互粘到一起而不破壞前軀體的形貌；
d.將混合好的材料在馬弗爐中500°C預燒，恆溫6h，預燒時的氣氛為氧氣，然後自然冷
卻；
e.冷卻後將材料進行二次細磨，然後將預燒後的材料進行再次混合40分鐘；
f.將再次混合好的材料投入到專用焙燒爐內以5°C/min的速度升溫到900°C進行高溫焙燒，恆溫18h，焙燒爐的爐管上下擺動，爐內的材料隨爐管管壁迴轉作迴轉運動，同時也隨爐管的擺動又作爐管的軸向運動，使粉體在爐管內實現三維運動，通入的氣氛為氧氣；
g.以0.50C /min的速度降溫到300°C，氣氛為氧氣，自然冷卻到室溫出爐；
h.分級過篩即得到鎳鈷錳酸鋰氧化物Li(Nil73Col73Mnl73)O2,測得振實密度為2. 43g/cm3 ,中粒徑 D5tl=Il V- m。一種製備高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的專用焙燒爐，如圖1，有一個下部框架1，下部框架內設有擺動空心管2，擺動空心管連接有梯形螺母3，梯形螺母螺紋連接有梯形螺杆4，梯形螺杆連接蝸輪蝸杆減速機16，蝸輪蝸杆減速機通過減速機鉸鏈17連接在下部框架內，蝸輪蝸杆減速機連接搖擺電機18，擺動空心管上端通過搖擺鉸鏈5連接上部框架6，上部框架一端通過擺動鉸鏈7鉸接在下部框架上，上部框架上設有爐體8，爐體內設有可上下擺動並且迴轉的爐管9，爐管兩端通過滾動支承23架設在上部框架上。如圖2，爐管的內壁上均布有6條徑向板片22，爐管連通進出料口 10、保護氣入口 11，爐管通過鏈傳動19連接減速機20，減速機連接迴轉電機21。下部框架上部的中間設有向上行程開關12，上部框架底部的中間設有可撥動向上行程開關的向上擺動行程壓杆13 ;下部框架上部的外端設有向下行程開關14，上部框架底部的外端設有可撥動向下行程開關的向下擺動行程壓杆15。所得複合材料Li (NiljZ3Cov3MnljZ3) O2裝成半電池測試,放電比容量達到164mAh/g(2.5 4.3V，vs. Li)，首次充放電效率達到89.4%。放電曲線圖如圖3。實施例2 :本例的一種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其步驟為
a.配製NH4+濃度為4mol/L的銨鹽水溶液A;配製濃度為2mol/L的NaOH鹼性溶液B ；配製摩爾比為Ni Co Mn=5 :2 :3，並且總金屬尚子濃度為0. 8mol/L硫酸鎮、硫酸鑽、硫酸猛 混合金屬離子混合水溶液C ；
b.先在反應釜裡加入6L的B溶液，然後再按照摩爾比為NH4+/(Ni+Co+Mn)=8 1加入A和C，加入B溶液控制反應釜內的pH值為10，反應溫度為75°C，反應結束後充分陳化23h，並在過程中保持pH值不變，洗滌後烘乾即得前軀體(Nia5Coa2Mna3) (OH)25
c.將Li2CO3和前軀體按照Li/(Ni+Co+Mn) =1. 08的比例取總共5Kg進行混合90分鐘，混合是在粉料混合機中不鏽鋼的腔體裡進行，不使用別的研磨顆粒，並且使鋰鹽和前軀體能夠相互粘到一起而不破壞前軀體的形貌；
d.將混合好的材料在馬弗爐中600°C預燒，恆溫5h，預燒時的氣氛為氧氣，然後自然冷
卻；
e.冷卻後將材料進行二次細磨，然後將預燒後的材料進行再次混合30分鐘；
f.將再次混合好的材料投入到專用焙燒爐內以:TC/min的速度升溫到950°C進行高溫焙燒，恆溫20h，焙燒爐的爐管上下擺動，爐內的材料隨爐管管壁迴轉作迴轉運動，同時也隨爐管的擺動又作爐管的軸向運動，使粉體在爐管內實現三維運動，通入的氣氛為氧氣；
g.以2VMn的速度降溫到400°C，氣氛為氧氣，自然冷卻到室溫出爐；
h.分級過篩即得到鎳鈷錳酸鋰氧化物Li(Nia5Coa2Mna3)O2,測得振實密度為2. 45g/cm3，中粒徑 D50=IO u m。一種製備高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的專用焙燒爐，同實施例I。所得複合材料Li (NiljZ3Cov3MnljZ3) O2裝成半電池測試,放電比容量達到165mAh/g(2.5 4.3V，vs. Li)，首次充放電效率達到88.8%。放電曲線圖如圖4。實施例3 :本例的一種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其步驟為
a.配製NH4+濃度為8mol/L的銨鹽水溶液A;配製濃度為8mol/L的NaOH鹼性溶液B ；配製摩爾比為Ni Co Mn=5 2 :3，並且總金屬離子濃度為3mol/L硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳混合金屬離子混合水溶液C ；
b.先在反應釜裡加入8L的B溶液，然後再按照摩爾比為NH4+/(Ni+Co+Mn)=4 1加入A和C，加入B溶液控制反應釜內的pH值為11. 5，反應溫度為90°C，反應結束後充分陳化18h，並在過程中保持pH值不變，洗滌後烘乾即得前軀體(Nia5Coa2Mna3) (OH)2 ;C.將Li2CO3和前軀體按照Li/ (Ni+Co+Mn) =1. 03的比例取總共5Kg進行混合60分鐘，混合是在粉料混合機的不鏽鋼的腔體裡進行，不使用別的研磨顆粒，使粉體在腔體中做三維無規則運動，並且使鋰鹽和前軀體能夠相互粘到一起而不破壞前軀體的形貌；
d.將混合好的材料在馬弗爐中400°C預燒，恆溫8h，預燒時的氣氛為氧氣，然後自然冷
卻；
e.冷卻後將材料進行二次細磨，然後將預燒後的材料進行再次混合50分鐘；
f.將再次混合好的材料投入到專用焙燒爐內以:TC/min的速度升溫到1000°C進行高溫焙燒，恆溫18h，焙燒爐的爐管上下擺動，爐內的材料隨爐管管壁迴轉作迴轉運動，同時也隨爐管的擺動又作爐管的軸向運動，使粉體在爐管內實現三維運動，通入的氣氛為氧氣；
g.以0.50C /min的速度降溫到200°C，氣氛為氧氣，自然冷卻到室溫出爐；
h.分級過篩即得到鎳鈷錳酸鋰氧化物Li(Nia5Coa2Mna3)O2,測得振實密度為2. 45g/cm3 ,中粒徑 D5(i=12 u m。一種製備高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的專用焙燒爐，同實施例I。所得複合材料Li (Ni1Z3Cov3Mn1Z3) O2裝成半電池測試,放電比容量達到168mAh/g(2.5 4.3V，vs. Li)，首次充放電效率達到87. 8 %。放電曲線圖如圖5。實施例4 :本例的一種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其步驟為
a.配製NH4+濃度為0.3mol/L的銨鹽水溶液A ;配製濃度為0. 5mol/L的NaOH鹼性溶液B ;配製摩爾比為Ni Co Mn=4 :2 :4，並且總金屬離子濃度為2mol/L硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳混合金屬離子混合水溶液C ；
b.先在反應釜裡加入6L的B溶液，然後再按照摩爾比為NH4+/(Ni+Co+Mn)=6 1加入A和C，加入B溶液控制反應釜內的pH值為13，反應溫度為90°C，反應結束後充分陳化28h，並在過程中保持pH值不變，洗滌後烘乾即得前軀體(Nia4Coa2Mna4) (OH)25
c.將Li2CO3和前軀體按照Li/(Ni+Co+Mn) =1. 10的比例取總共5Kg進行混合90分鐘，混合是在粉料混合機中不鏽鋼的腔體裡進行，不使用別的研磨顆粒，並且使鋰鹽和前軀體能夠相互粘到一起而不破壞前軀體的形貌；
d.將混合好的材料在馬弗爐中550°C預燒，恆溫6h，預燒時的氣氛為氧氣，然後自然冷
卻；
e.冷卻後將材料進行二次細磨，然後將預燒後的材料進行再次混合30分鐘；
f.將再次混合好的材料投入到專用焙燒爐內以6°C/min的速度升溫到950°C進行高溫焙燒，恆溫24h，焙燒爐的爐管上下擺動，爐內的材料隨爐管管壁迴轉作迴轉運動，同時也隨爐管的擺動又作爐管的軸向運動，使粉體在爐管內實現三維運動，通入的氣氛為氧氣；
g.以0.50C /min的速度降溫到400°C，氣氛為氧氣，自然冷卻到室溫出爐；
h.分級過篩即得到鎳鈷錳酸鋰氧化物Li(Nia4Coa2Mna4)O2,測得振實密度為2. 45g/cm3，中粒徑 D50=IO u m。一種製備高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的專用焙燒爐，同實施例I。所得複合材料Li (Nia4Coa2Mna4) O2裝成半電池測試,放電比容量達到167mAh/g(2. 5 4. 3V，vs. Li)，首次充放電效率達到88. 3%。放電曲線圖如圖6。以上所述僅為本發明的具體實施例，但本發明的結構特徵並不局限於此，任何本領域的技術人員在本發明的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發明的專利範圍之中 。
權利要求
1.ー種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其特徵在於所述的方法包括 a.配製NH4+濃度為O.3 8mol/L的銨鹽水溶液A ;配製濃度為O. 5 8mol/L的鹼性溶液B;配製摩爾比為Ni Co Mn=l :1 :1或者x :y :l_x-y，其中x+y=l，並且總金屬離子濃度為O. 8 2mol/L鎳鈷猛混合金屬離子混合水溶液C ； b.先在反應釜裡加入3 8L的B溶液，然後再按照摩爾比為NH4+/(Ni+Co+Mn)=2 7 I勻速加入A和C，再加入B溶液控制反應液的pH為7 13，反應結束後充分陳化，並且控制攪拌速度來控制粒徑的大小，最後將沉澱洗滌烘乾即得到多元複合材料前軀體； c.將鋰鹽和前軀體按照Li/(Ni+Co+Mn)=0. 95 I. 12 :1的比例進行混合，混合是在粉料混合機中不鏽鋼的腔體裡進行，不使用別的研磨顆粒，並且使鋰鹽和前軀體能夠相互粘到一起而不破壞如軀體的形貌； d.將混合好的材料在高溫下充分預燒，預燒時的氣氛可以是空氣或者氧氣，然後自然冷卻； e.冷卻後將材料進行二次細磨，然後將預燒後的材料進行再次混合； f.將再次混合好的材料投入到專用焙燒爐內進行高溫焙燒，焙燒爐的爐管上下擺動，爐內的材料隨爐管管壁迴轉作迴轉運動，同時也隨爐管的擺動又作爐管的軸向運動，使粉體在爐管內實現三維運動，通入的氣氛為氧氣或空氣； g.最後進行慢速降溫，氣氛為氧氣； h.對材料進行分級和過篩處理即得成品鎳鈷錳酸鋰正極材料Li,(NixCoyMn1^y) O2(O. 95 = q = I. 12、0 < x = O. 8、0 < y = O. 34、0 < x+y < I)。
2.根據權利要求I所述的ー種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其特徵在於所述的步驟a中祖(0:] 11為1:1:1，或4:2:4，或5:2:3，或8:1:1。
3.根據權利要求I所述的ー種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其特徵在於所述的步驟b中鹼性溶液B調節反應溶液的pH值在7 13範圍內，反應溫度控制在20 90°C，反應結束後陳化10 30h。
4.根據權利要求I所述的ー種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其特徵在於所述的步驟c中鋰鹽為こ酸鋰、硫酸鋰、碳酸鋰、氯化鋰、氫氧化鋰中的一種或幾種。
5.根據權利要求I所述的ー種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其特徵在於所述的步驟c中混合的時間為O. 5 2h ;步驟d中預燒的溫度為450 700°C，預燒3 8h，升溫速率為I 10°C /min。
6.根據權利要求I所述的ー種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其特徵在於所述的步驟e中二次細磨的時間是O. 3 Ih ;步驟f中高溫焙燒的溫度為850 1050°C，升溫速率為I 10°C /min，恆溫時間為6 18h。
7.根據權利要求I所述的ー種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其特徵在於所述的步驟g中降溫過程要慢速降溫到100 800°C，降溫速率控制在O. 5 5°C /min。
8.根據權利要求I所述的ー種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法，其特徵在於所述的成品鎳鈷錳酸鋰正極材料的粒徑為5 13 μ m，振實密度大於2. 4g/cm3，材料放電比容量達到165mAh/g (vs Li，2. 5 4. 3V)。
9.一種製備高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的專用焙燒爐，包括下部框架(O,其特徵在於所述的下部框架(I)內設有擺動空心管(2)，擺動空心管連接有梯形螺母(3)，梯形螺母螺紋連接有梯形螺杆(4)，梯形螺杆連接擺動驅動裝置，擺動空心管上端通過搖擺鉸鏈(5)連接上部框架(6)，上部框架一端通過擺動鉸鏈(7)鉸接在下部框架上，上部框架上設有爐體(8)，爐體內設有可上下擺動並且迴轉的爐管(9)，爐管連通進出料ロ(10)、保護氣入ロ( 11 )，爐管連接迴轉驅動裝置。
10.根據權利要求9所述的ー種製備高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的專用焙燒爐，其特徵在於所述的下部框架(I)上部的中間設有向上行程開關(12)，上部框架(6)底部的中間設有可撥動向上行程開關的向上擺動行程壓杆(13);下部框架(I)上部的外端設有向下行程開關(14)，上部框架(6)底部的外端設有可撥動向下行程開關的向下擺動行程壓杆(15)。
全文摘要
本發明涉及一種鋰離子電池正極材料的製備方法，尤其是涉及一種高密度鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的製備方法。其主要是解決現有技術所存在的採用單一的物理機械混合方式，必然導致材料的不均勻性，並且很難得到無雜相的材料，顆粒和相貌也很難均一，材料的循環性能差等問題。本發明的方法是先配製銨鹽水溶液A、鹼性溶液B、鎳鈷錳混合金屬離子混合水溶液C，先在反應釜裡加入一定量的B，然後加入銨鹽水溶液A、鹼性溶液B、鎳鈷錳混合金屬離子混合水溶液C，反應後陳化，得到多元複合材料前軀體，將鋰鹽與前軀體進行混合，預燒後冷卻，再次混合，高溫焙燒後氧氣氣氛下慢速降溫，分級過篩後即得成品。
文檔編號H01M4/505GK102709541SQ201210098919
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月6日 優先權日2012年4月6日
發明者餘愛水, 婁永文, 王葉滔, 王張志, 胡東閣 申請人:杭州金馬能源科技有限公司