CN104201366B - 一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂ncm523三元材料的制备方法 - Google Patents

一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂ncm523三元材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104201366B
CN104201366B CN201410011342.3A CN201410011342A CN104201366B CN 104201366 B CN104201366 B CN 104201366B CN 201410011342 A CN201410011342 A CN 201410011342A CN 104201366 B CN104201366 B CN 104201366B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium manganate
nickle cobalt
cobalt lithium
ternary material
compacted density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410011342.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104201366A (zh
Inventor
衡凯
赵志兵
王燕舞
万国莉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yongzhou Haoli New Material Technology Co., Ltd
Original Assignee
LANZHOU JINLI ENERGY SCIENCE AND TECHNOLOGY Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LANZHOU JINLI ENERGY SCIENCE AND TECHNOLOGY Ltd filed Critical LANZHOU JINLI ENERGY SCIENCE AND TECHNOLOGY Ltd
Priority to CN201410011342.3A priority Critical patent/CN104201366B/zh
Publication of CN104201366A publication Critical patent/CN104201366A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104201366B publication Critical patent/CN104201366B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高安全性高压密度实镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法。用本发明方法制备的高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料，在材料烧结过程中添加适量的镁化合物进行掺杂，增大镍钴锰酸锂NCM523三元材料颗粒中单晶粒子尺寸，提高颗粒的致密程度，形成牢固的微观性结构变化，提高镍钴锰酸锂NCM523正极材料的压实密度；采用LiFePO4对高压实密度镍钴锰酸锂NCM523颗粒表面进行包覆修饰，LiFePO4为锂电活性正极材料，具有比钴酸锂、三元、锰酸锂等更好的安全性和循环性能，有效解决了镍钴锰酸锂正极材料锂电池的高温、过充、针刺条件下的安全性。该材料具有高能量密度、成本低、安全性好，制备工艺简单、易于实现产业化等特点。

Description

一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法
技术领域
本发明属于新能源材料制备技术领域，涉及用于锂离子电池的高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法。
背景技术
为了逐步解决制约当前经济发展的能源短缺和大气污染问题，锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、污染少、无记忆效应、体积小、重量轻、无环境污染等优点，近年来在技术、生产、市场上获得了快速发展，已形成了一个大的新型产业。
用于锂离子电池的正极材料镍钴锰酸锂NCM523三元材料具有电压平台高、比容量大、常温循环性能好、能量密度高、自放电小等优点，但是同钴酸锂相比，其主要缺点就是电导率低和压实密度不高，极大地制约了该材料在高能量密度的锂离子电池上使用。但同时镍钴锰酸锂NCM523三元材料由于其镍含量高，材料稳定性较差，安全性较差，容量大的镍钴锰酸锂NCM523三元材料锂离子电池，很难通过针刺和过充等安全测试。
发明内容
基于上述，本发明的目的在于提供一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法。该方法制得的高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的压实密度高于镍钴锰酸锂NCM523三元材料，同时该材料具有较高的安全性，有效解决了镍钴锰酸锂正极材料锂电池的高温、过充、针刺条件下的安全性。通过对镍钴锰酸锂NCM523三元材料进行固相烧结掺杂，增大材料颗粒中单晶粒子尺寸，提高颗粒的致密程度，形成牢固的微观性结构变化，提高镍钴锰酸锂NCM523三元材料的压实密度。通过采用LiFePO4对镍钴锰酸锂NCM523颗粒表面进行包覆修饰，LiFePO4为锂电活性正极材料，具有比钴酸锂、三元、锰酸锂等更好的安全性和循环性能，有效解决了镍钴锰酸锂正极材料锂电池的高温、过充、针刺条件下的安全性。
本发明的目的是通过以下措施来实现：
一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法，其步骤是：
⑴将前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH过筛后，在400～600℃温度下煅烧4～10小时，即得到前驱体氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3)2O；
⑵将步骤⑴所得的前驱体氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3)2O，过筛后与电池级碳酸锂或氢氧化锂按照Li:Ni0.5Co0.2Mn0.3 =(1+x):1的摩尔配比，其中0.02≤x≤0.08同时加入平均粒度（D50）为5.6μm镁的化合物，使混合料中镁化合物中镁的质量含量为混合料总质量的0.15% -0.20%，混料机的转速为30～300转/分钟，用混料机采用干法混合方式进行充分混合；
⑶将步骤⑵得到的混合物装入匣钵压实，在空气气氛中930～960℃温度下恒温加热12~20h进行焙烧反应，完成后自然冷却8～12h取出粉末粉碎、过筛，即得到高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料；
⑷将步骤⑶得到高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料与LiFePO4按照(1-y):y的质量比列进行配比，其中0.05≤y≤0.20；在环境湿度小于35RH%的环境中，在球料质量比为1：3～4的条件下，采用非金属研磨球在内衬耐磨非金属材料的不锈钢球磨罐内，球磨罐的转速为30～500转/分钟进行1～3小时干法球磨混合，球磨后过筛即得到高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料。
上述步骤⑴中的前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH为球形或类球形。
上述步骤⑵中的电池级碳酸锂或氢氧化锂的D(50)平均粒度范围5μm～7μm。
上述步骤⑵中的镁的化合物为氧化镁物、或氢氧化镁、或镁盐，镁元素的D(50)平均粒度范围5μm~15μm。
上述步骤⑷中的LiFePO4的一次粒子平均尺寸范围在5 nm ～100nm。
上步骤⑷中的内衬耐磨非金属材料的不锈钢球磨罐内衬介质采用聚氨酯、或聚四氟乙烯。
上述步骤⑷中的内衬为耐磨非金属材料的不锈钢球磨罐内非金属研磨球介质采用玛瑙、或聚氨酯、或聚四氟乙烯、或氧化铝，或氧化锆。
本发明的优点是：
1、本发明通过对镍钴锰酸锂NCM523三元材料进行固相烧结掺杂镁化合物，使镍钴锰酸锂NCM523三元材料一次颗粒单晶粒度变大，且在1.5μm～2.5μm之间，提高颗粒的致密程度，形成牢固的微观性结构变化，提高镍钴锰酸锂NCM523三元材料的压实密度；同时通过采用LiFePO4对镍钴锰酸锂NCM523颗粒表面进行包覆修饰提高了材料的安全性。LiFePO4的包覆钴锰酸锂NCM523材料的质量百分比为5-20%，既能提高安全性，又保证了正极材料的压实密度，选用的包覆材料LiFePO4是锂电活性正极材料，具有比钴酸锂、三元、锰酸锂等更好的安全性和循环性能，因此采用LiFePO4材料进行包覆比采用非活性物质（Al2O3等）包覆的优点是不会明显降低镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的克容量，同时改善了镍钴锰酸锂NCM523三元材料的稳定性，提高了材料的安全性，尤其提高了在大容量锂离子电池上使用时，锂离子电池的针刺和过充等安全性。
2、本发明制备出的高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料最大压实密度≥3.7g/cm3，0.5C克容量为151-154mAh/g，1C克容量为144-148 mAh/g，在大容量锂离子电池上使用，锂离子电池安全性提高，针刺和过充等安全测试通过率明显提高。
3、本发明采用的包覆方式为干法球磨包覆，工艺简单，无污染，适合工业化生产。
4、本发明制备的镍钴锰酸锂NCM523三元材料具有能量密度高、循环性能好、安全性好，其制备工艺成熟、成本低廉、易于实现规模化生产。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明中对比例得到的镍钴锰酸锂NCM523三元材料A1的扫描电镜照片，放大倍数为5000倍。
图2为本发明中对比例所得到的镍钴锰酸锂NCM523三元材料A2的扫描电镜照片，放大倍数为5000倍。
图3为本发明中实施例所得到的高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料B1的扫描电镜照片，放大倍数为5000倍。
图4为本发明中实施例所得到的高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料B2的扫描电镜照片，放大倍数为5000倍。
图5为本发明中实施例所得到的高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料 B3的扫描电镜照片，放大倍数为5000倍。
图6为本发明中实施例所得到的高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料 B4的扫描电镜照片，放大倍数为5000倍。
图7为本发明中对比例及实施例所得到的镍钴锰酸锂NCM523三元材料（A1、A2）和高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料（B1、B2、 B3、B4）制成1000mAh容量053048软包电池后在55℃条件下电压为3.0-4.3V、0.5C充放电下循环循环曲线图。
图8为本发明中对比例及实施例所得到的镍钴锰酸锂NCM523三元材料（A1）和高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料（B1、B2、 B3、B4）的DCS曲线图。
具体实施方式
对比例 1
镍钴锰酸锂NCM523三元材料A1
将平均粒度（D50）为10.4μm球形前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH过筛后，在450℃温度下煅烧6小时，即得到前驱体氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3)2O，此前驱体氧化物平均粒度（D50）为9.3μm，比表面积40.2m2/g。将得到的前驱体氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3)2O，过筛后与平均粒度为5.85μm电池级碳酸锂按照Li:Ni0.5Co0.2Mn0.3 =1.06:1的摩尔进行配比，采用干法混合方式进行充分混合。
将上述得到的混合物装入匣钵压实，在空气气氛中950℃温度下恒温加热16小时进行焙烧反应，完成后自然冷却8h取出粉末粉碎、过筛。即得到镍钴锰酸锂NCM523三元材料，材料编号为A1，该材料的比表面积为0.23m2/g，平均粒径（D50）为12.14μm。
对比例 2
镍钴锰酸锂NCM523三元材料A2
将对比例 1中制备得到的镍钴锰酸锂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2与一次粒子平均粒径为80～100nm的LiFePO4在环境湿度小于35%RH的环境中，按照质量比85%:15%进行配比，放入内衬聚四氟乙烯的球磨罐中，采用玛瑙球按球料质量比为1：4，球磨罐在转速为300转/分钟条件下进行球磨混合3小时，即得到高安全性镍钴锰酸锂NCM523三元材料，材料编号为A2，该镍钴锰酸锂NCM523三元材料的比表面积为1.83m2/g，平均粒径（D50）为12.32μm。
实施例 1
高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料 B1
将对比例中得到的平均粒度（D50）为9.3μm，比表面积40.2m2/g的前驱体氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3)2O，过筛后与平均粒度（D50）为5.85μm电池级碳酸锂按照Li:Ni0.5Co0.2Mn0.3 =1.06:1的摩尔进行配比，同时加入平均粒度（D50）为5.6μm的氧化镁，使混合料中镁元素质量含量为混合料总质量的0.15%，混合料采用干法混合方式进行充分混合。
将上述得到的混合物装入匣钵压实，在空气气氛中965℃温度下恒温加热16小时进行焙烧反应，完成后自然冷却8h取出粉末粉碎、过筛。即得到高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料，该材料的比表面积为0.22m2/g，平均粒径（D50）为13.04μm。
将上述得到的镍钴锰酸锂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2与一次粒子平均粒径为80～100nm的LiFePO4在环境湿度小于35%RH的环境中，按照质量比85%:15%进行配比放入内衬聚四氟乙烯的球磨罐中，采用玛瑙球按球料质量比为1：3，球磨罐在转速为300转/分钟条件下进行球磨混合2.5小时，即得到高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料，材料编号为B1，该镍钴锰酸锂NCM523三元材料的比表面积为1.85m2/g，平均粒径（D50）为13.25μm。
实施例 2
高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料 B2
将对比例中得到的平均粒度（D50）为9.3μm，比表面积40.2m2/g的前驱体氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3)2O，过筛后与平均粒度（D50）为5.85μm电池级碳酸锂按照Li:Ni0.5Co0.2Mn0.3 =1.08:1的摩尔进行配比，同时加入平均粒度（D50）为5.6μm的氧化镁，使混合料中镁元素质量含量为混合料总质量的0.20%，混合料采用干法混合方式进行充分混合。
将上述得到的混合物装入匣钵压实，在空气气氛中965℃温度下恒温加热16小时进行焙烧反应，完成后自然冷却8h取出粉末粉碎、过筛。即得到高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料，该材料的比表面积为0.21m2/g，平均粒径（D50）为13.21μm。
将上述得到的镍钴锰酸锂NCM523三元材料与一次粒子平均粒径为80～100nm的LiFePO4在环境湿度小于35%RH的环境中，按照质量比90%:10%进行配比放入内衬聚四氟乙烯的球磨罐中，采用玛瑙球按球料质量比为1：4，球磨罐在转速为300转/分钟条件下进行球磨混合2小时，即得到高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料，材料编号为B2，该镍钴锰酸锂NCM523三元材料的比表面积为1.82m2/g，平均粒径（D50）为13.36μm。
实施例 3
高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料 B3
将对比例中得到的平均粒度（D50）为9.3μm，比表面积40.2m2/g的前驱体氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3)2O，过筛后与平均粒度（D50）为5.85μm电池级碳酸锂按照Li:Ni0.5Co0.2Mn0.3 =1.06:1的摩尔进行配比，同时加入平均粒度（D50）为5.6μm的氢氧化镁，使混合料中镁元素质量含量为混合料总质量的0.15%，混合料采用干法混合方式进行充分混合。
将上述得到的混合物装入匣钵压实，在空气气氛中945℃温度下恒温加热16小时进行焙烧反应，完成后自然冷却8h取出粉末粉碎、过筛。即得到高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料，该材料的比表面积为0.20m2/g，平均粒径（D50）为13.51μm。
将上述得到的镍钴锰酸锂NCM523三元材料与一次粒子平均粒径为50～80nm的LiFePO4在环境湿度小于35%RH的环境中，按照质量比85%:15%进行配比放入内衬聚四氟乙烯的球磨罐中，采用玛瑙球按球料质量比为1：4，球磨罐在转速为300转/分钟条件下进行球磨混合2.5小时，即得到高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料，材料编号为B3，该镍钴锰酸锂NCM523三元材料的比表面积为1.84m2/g，平均粒径（D50）为13.72μm。
实施例 4
高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料 B4
将对比例中得到的平均粒度（D50）为9.3μm，比表面积40.2m2/g的前驱体氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3)2O，过筛后与平均粒度（D50）为5.85μm电池级碳酸锂按照Li:Ni0.5Co0.2Mn0.3 =1.08:1的摩尔进行配比，同时加入平均粒度（D50）为5.6μm的氧化镁，使混合料中镁元素质量含量为混合料总质量的0.20%，混合料采用干法混合方式进行充分混合。
将上述得到的混合物装入匣钵压实，在空气气氛中945℃温度下恒温加热16小时进行焙烧反应，完成后自然冷却8h取出粉末粉碎、过筛。即得到高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料，该材料的比表面积为0.19m2/g，平均粒径（D50）为13.65μm。
将上述得到的镍钴锰酸锂NCM523三元材料与一次粒子平均粒径为50～80nm的LiFePO4在环境湿度小于35%RH的环境中，按照质量比80%:20%进行配比放入内衬聚四氟乙烯的球磨罐中，采用玛瑙球按球料质量比为1：3，球磨罐在转速为300转/分钟条件下进行球磨混合3小时，即得到高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料，材料编号为B4，该镍钴锰酸锂NCM523三元材料的比表面积为1.91m2/g，平均粒径（D50）为13.89μm。
图1-图6为对比例及实施例所得到的镍钴锰酸锂NCM523三元材料（A1、A2）和高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料（B1、B2、 B3、B4）的扫描电镜照片，放大倍数为5000倍。由图1-图6可知，LiFePO4颗粒在镍钴锰酸锂NCM523三元材料球形或类球形颗粒表面均匀包覆，提高了锂离子电池安全性。其次从图1-图6还可以看出：通过烧结过程中添加适量的镁化合物进行掺杂的镍钴锰酸锂NCM523三元材料材料B1、B2、 B3、B4与镍钴锰酸锂NCM523三元材料A1、A2相比，增大了镍钴锰酸锂NCM523三元材料颗粒中单晶粒子尺寸，提高颗粒的致密程度，形成牢固的微观性结构变化，镍钴锰酸锂NCM523正极材料的压实密度得到增大。
将对比列及实施例中所得到的正极材料与导电剂SP、KS6、粘结剂PVDF和溶剂NMP按一定比例混合搅拌分散制成正极浆料，将正极浆料均匀地涂覆在16μm厚铝箔的双面，涂覆面密度为20.5mg/cm2，涂布完成后将正极极片碾压、分切，测试正极极片的最大压实密度。采用天然石墨为负极活性材料，CMC为增稠剂，SBR为粘结剂，去离子水为溶剂，再加入适量的导电剂搅拌均匀后制得负极浆料，将制得的负极浆料均匀地涂覆在铜箔的双面涂覆面密度为10.8 mg/cm2，涂布完成后将负极极片碾压、分切。采用商用电解液和隔膜，将分切好的正负极片经卷绕、组装、注液及化成、分容后制成1000mAh 容量的053048软包电池进行电性能测试。图2为对比例及实施例中所得到的正极材料制成1000mAh 容量的053048软包电池后在55℃条件下电压为3.0-4.2V、0.5C倍率充放电下循环循环曲线图。由图7可知，未采用LiFePO4包覆的A1材料在55℃条件下充放电下循环300次，容量保持率为78.9%，而采用LiFePO4包覆的A2、B1、B2、B3、B4材料在55℃条件下充放电下循环300次，容量保持率分别为88.8%、88.9%、89.1%、89.6%、90.2%。由此可知：采用LiFePO4包覆的镍钴锰酸锂NCM523三元材料的在高温条件下热稳定性好，循环衰减小，安全性高。
材料最大压实密度测试结果如下：
由上表可以看出，实施例中高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的压实密度明显高于对比例中镍钴锰酸锂NCM523三元材料的压实密度。
将对比列及实施例中所得到的正极材料制成的1000mAh 容量的053048软包电池在常温下电压为3.0-4.2V、0.5C倍率的条件下进行充放电循环30次后，将电池拆解，取出正极活性材料在氩气气氛中以5℃/分钟升温速率进行DSC测试，测试采用德国耐驰STA4494同步热分析仪。由图8可对比例及实施例所得材料A1、B1、B2、B3、B4的热分解温度分别为105℃、110℃、112℃、113℃、121℃，而对比列所得材料A1的热分解放热为41.19J/g, 实施例材料B1、B2、B3、B4热分解放热分别为26.65J/g、14.15J/g、14.55J/g和8.23J/g，由此可知：采用LiFePO4包覆的镍钴锰酸锂NCM523三元材料的热分解反应温度提高，而且热分解时放热热量减少，当材料制作成锂离子电池出现过冲、针刺短路和高温条件时，采用LiFePO4包覆的镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的热分解温度比镍钴锰酸锂NCM523三元正极材料的热分解温度高，且热分解时放热热量少，会降低锂离子电池出现过冲、针刺短路和高温条件时发生燃烧、爆炸的现象，提高了锂离子电池的安全性和稳定性。

Claims (7)

1.一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法，其步骤是：
⑴将前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH过筛后，在400～600℃温度下煅烧4～10小时，即得到前驱体氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3)2O；
⑵将步骤⑴所得的前驱体氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3)2O，过筛后与电池级碳酸锂或氢氧化锂按照Li:Ni0.5Co0.2Mn0.3 =(1+x):1的摩尔配比，其中0.02≤x≤0.08同时加入平均粒度D50为5.6μm的镁的化合物，使混合料中镁的化合物中镁的质量含量为混合料总质量的0.15% -0.20%，混料机转速为30～300转/分钟，混料机采用干法方式1～4小时进行充分混合；
⑶将步骤⑵得到的混合物装入匣钵压实，在空气气氛中930～960℃温度下恒温加热12~20h进行焙烧反应，完成后自然冷却8～12h取出粉末粉碎、过筛，即得到高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料；
⑷将步骤⑶得到高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料与LiFePO4按照(1-y):y的质量比例进行配比，其中0.05≤y≤0.20；在环境湿度小于35RH%的环境中，在球料质量比为1：（3～4）的条件下，采用非金属研磨球在内衬为耐磨非金属材料的不锈钢球磨罐内，球磨罐的转速为30～500转/分钟，进行1～3小时干法球磨混合，球磨后过筛即得到高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料。
2.如权利要求1所述的一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中的前驱体(Ni0.5Co0.2Mn0.3)OH为球形或类球形。
3.如权利要求1所述的一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵中的电池级碳酸锂或氢氧化锂的D50为5μm～7μm。
4.如权利要求1所述的一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵中的镁的化合物为氧化镁、氢氧化镁、氯化镁或硫酸镁。
5.如权利要求1所述的一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑷中的LiFePO4的一次粒子平均尺寸范围在5 nm ～100nm。
6.如权利要求1所述的一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑷中的内衬采用聚氨酯或聚四氟乙烯。
7.如权利要求1所述的一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂NCM523三元材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑷中的非金属研磨球采用玛瑙、聚氨酯、聚四氟乙烯、氧化铝或氧化锆。
CN201410011342.3A 2014-01-10 2014-01-10 一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂ncm523三元材料的制备方法 Active CN104201366B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410011342.3A CN104201366B (zh) 2014-01-10 2014-01-10 一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂ncm523三元材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410011342.3A CN104201366B (zh) 2014-01-10 2014-01-10 一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂ncm523三元材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104201366A CN104201366A (zh) 2014-12-10
CN104201366B true CN104201366B (zh) 2017-01-04

Family

ID=52086630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410011342.3A Active CN104201366B (zh) 2014-01-10 2014-01-10 一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂ncm523三元材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104201366B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104934594A (zh) * 2015-04-28 2015-09-23 湖南兴瑞新材料研究发展有限公司 包覆改性镍钴二元材料、其制备方法及其应用
CN106992297A (zh) * 2016-01-20 2017-07-28 深圳市雄韬电源科技股份有限公司 一种三元电池复合正极材料的制备方法及应用
CN107293744A (zh) * 2016-04-12 2017-10-24 河南科隆新能源股份有限公司 一种高电压类单晶三元正极材料及其制备方法
CN107808952B (zh) * 2017-10-13 2021-03-30 湖南力合厚浦科技有限公司 一种高振实密度高容量复合镍钴锰氧化物三元锂离子电池正极材料的制备方法
CN107799763A (zh) * 2017-10-23 2018-03-13 金川集团股份有限公司 一种用于高容量锂电正极材料的制备方法
CN107910526A (zh) * 2017-11-15 2018-04-13 何本科 一种高倍率高安全性镍钴锰酸锂三元材料的制备方法
CN108199021A (zh) * 2017-12-29 2018-06-22 青海泰丰先行锂能科技有限公司 一种锂离子电池大晶粒体三元正极材料及其制备方法
CN109686968A (zh) * 2018-12-12 2019-04-26 无锡晶石新型能源股份有限公司 高电压镍钴锰三元材料的制备方法
CN110265634A (zh) * 2019-05-09 2019-09-20 浙江美都海创锂电科技有限公司 一种单晶高镍ncm锂离子电池正极材料的制备方法
CN110459760B (zh) * 2019-08-20 2022-05-24 湖北融通高科先进材料有限公司 一种制备镍钴锰酸锂单晶三元材料的方法
US20220298023A1 (en) * 2019-08-29 2022-09-22 Novonix Battery Technology Solutions Inc. Improved microgranulation methods and product particles therefrom
CN110518225A (zh) * 2019-09-09 2019-11-29 江西中汽瑞华新能源科技有限公司 一种锂离子电池正极复合极片的制备方法
CN110957463A (zh) * 2019-10-30 2020-04-03 深圳市卓能新能源股份有限公司 一种正极极片、锂离子电池及其制造方法
CN111403735B (zh) * 2020-03-04 2024-04-05 溧阳中科海钠科技有限责任公司 钠离子二次电池正极材料及其制备方法及应用
CN111945224B (zh) * 2020-08-17 2022-06-10 湖北融通高科先进材料有限公司 一种长循环型523单晶三元材料的制备方法
CN114335678B (zh) * 2021-12-29 2023-11-21 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 一种电池及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011113792A (ja) * 2009-11-26 2011-06-09 Nippon Chem Ind Co Ltd リチウム二次電池用正極活物質、その製造方法及びリチウム二次電池
EP2698351B1 (en) * 2011-04-14 2017-12-27 Toda Kogyo Corp. Li-Ni COMPOSITE OXIDE PARTICLE POWDER AND PROCESS FOR PRODUCING SAME, AND NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY
CN102593442A (zh) * 2012-03-02 2012-07-18 宁波金和新材料股份有限公司 高压实密度锂电池正极材料的制备方法
CN103296249B (zh) * 2013-06-19 2018-05-29 宁德新能源科技有限公司 掺杂改性锂镍钴锰、制备方法及锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN104201366A (zh) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104201366B (zh) 一种高安全性高压实密度镍钴锰酸锂ncm523三元材料的制备方法
JP6574222B2 (ja) 球形又は類球形層状構造のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物正極材料、製造方法、正極、リチウムイオン電池、エネルギー貯蔵発電所又は携帯式記憶設備、及び、使用
CN103825015B (zh) 高压实密度镍钴锰酸锂ncm523三元材料的制备方法
CN108172825B (zh) 一种高电压高压实低成本钴酸锂正极材料及其制备方法
CN105375010A (zh) 一种高压实密度锂离子正极材料的制备方法
CN103682318A (zh) 高安全性镍钴锰酸锂ncm523三元材料的制备方法
CN100495770C (zh) 锂离子二次电池正极材料LixCoyLazMn2-y-zO4及其制备方法
CN108493435B (zh) 锂离子电池正极材料Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)1-xYxO2及制备方法
CN101777645B (zh) 一种碳改性钛酸锂的制备方法
CN110233250A (zh) 一种单晶颗粒三元正极材料的制备方法
CN106450289A (zh) 一种高电压钴酸锂正极材料及其制备方法
CN102637866A (zh) 一种具有浓度梯度的锂离子电池正极材料的制备方法
CN101582500B (zh) 一种制备金属氧化物纳米片锂离子电池正极材料的方法
CN102983326A (zh) 一种球形锂镍钴复合氧化物正极材料的制备方法
CN106025208A (zh) 一种碳包覆三元正极材料的制备方法
CN106910887A (zh) 一种富锂锰基正极材料、其制备方法及包含该正极材料的锂离子电池
CN105161711A (zh) 一种锰酸锂正极材料、制备方法及用途
CN103441238A (zh) 一种掺杂Mg的富锂正极材料及其制备方法
CN108933247A (zh) 一种简易制备azo包覆523单晶镍钴锰三元正极材料的方法及产品
CN108400296B (zh) 异质元素掺杂四氧化三铁/石墨烯负极材料
CN106953094A (zh) 一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法
CN103413935A (zh) 一种掺杂Mo的富锂正极材料及其制备方法
CN106025180A (zh) 核壳结构锂离子电池负极材料GeO2/C及其制备方法
CN105958061A (zh) 一种镍钴铝三元正极材料的制备方法
CN108511697A (zh) 铜镍酸锂正极材料及其制备方法和锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20191127

Address after: 425200 Shuangpai industrial concentration zone, Yongzhou City, Hunan Province

Patentee after: Yongzhou Haoli New Material Technology Co., Ltd

Address before: 730010, 281, Yan Nan Road, Chengguan District, Gansu, Lanzhou

Patentee before: LANZHOU JINLI ENERGY SCIENCE AND TECHNOLOGY LTD.